Тонкая структура короны по радионаблюдениям с высоким частотным разрешением

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Наличие непрерывных процессов охлаждения и нагрева — важное условие, определяющее существование солнечной короны, для которой характерны температуры в несколько миллионов кельвинов. На эти процессы могут оказывать существенное влияние мелкомасштабные корональные образования, которые в значительной мере определяют тепловой баланс короны и возмущения солнечного ветра. Наблюдения поляризованного излучения с высокой чувствительностью позволяют оценить сложную структуру магнитных полей, которые накапливают энергию, необходимую для возбуждения корональных эруптивных явлений, всплесков и вспышек. Однако на больших высотах корона становится оптически тонкой, и ее наблюдения представляют собой большую проблему, требующую использования инструментов с большой эффективной площадью. Многие исследователи отмечают, что область корональной магнитометрии является молодой и затратной для продвижения ввиду того, что экспериментальные наблюдения в оптических диапазонах ограничены низкой плотностью плазмы в короне, высокой температурой, а также недостаточной чувствительностью инструментария. В противоположность этому, в радиодиапазоне достижима более высокая чувствительность. В частности, диапазон 1–3 ГГц оптимален для регистрации весьма слабых корональных структур зарождающей активности, несмотря на ограничения по пространственному разрешению. Для организации радионаблюдений короны на крупном радиотелескопе рефлекторного типа РАТАН-600 был создан широкодиапазонный спектрометр в диапазоне 1–3 ГГц. Он имеет сплошное перекрытие всего диапазона с предельными частотным и временным разрешениями при высокой чувствительности по потоку излучения. В работе приводятся результаты первых серий наблюдений слабых корональных структур, обсуждается их интерпретация по воздействию на тепловые процессы в короне.

About the authors

М. К. Лебедев

Санкт-Петербургский филиал Специальной астрофизической обсерватории РАН

Author for correspondence.
Email: m.k.lebedev@gmail.com
Russian Federation, Санкт-Петербург

В. М. Богод

Санкт-Петербургский филиал Специальной астрофизической обсерватории РАН

Email: m.k.lebedev@gmail.com
Russian Federation, Санкт-Петербург

Н. Е. Овчинникова

Санкт-Петербургский филиал Специальной астрофизической обсерватории РАН

Email: m.k.lebedev@gmail.com
Russian Federation, Санкт-Петербург

References

  1. Mészárosová H., Karlický M., Sawant H. S. et al. Solar decametric type III bursts in semi-closed magnetic field structures // Astron. Astrophys. 2008. V. 484. Iss. 2. P. 529–536. doi: 10.1051/0004-6361:20077634.
  2. Isliker H., Benz A.O. Catalogue of 1-3 GHz solar flare radio emission, GHz solar flare radio emission // Astron. Astrophys. Suppl. Ser. 1994. V. 104. P. 145–160.
  3. Gary D. E., Bin Chen, Dennis B. R. Microwave and hard X-ray observations of the 2017 September 10 solar limb flare // Astrophys. J. 2018. V. 863. Iss. 1. doi: 10.3847/1538-4357/aad0ef
  4. Богод В.М. Радиоастрономический метод исследования солнечной короны // в монографии: Плазменная гелиогеофизика. В 2 т. Т. I. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008.
  5. Алтынцев А. Т., Лесовой С. В., Глоба М. В. и др. Многоволновый Сибирский радиогелиограф // Солнечно-земная физика. 2020. Т. 6. № 2. С. 37–50. doi: 10.12737/szf-62202003
  6. Zhang P., Zucca P., Sridhar S. S. et al. Interferometric imaging with LOFAR remote baselines of the fine structures of a solar type-IIIb radio burst // Astron. Astrophys. 2020. V. 639. Art.ID. A115. doi: 10.1051/0004-6361/202037733
  7. The Radioheliograph Group. The Mark IV Nançay radioheliograph. Sol. Phys. 1989. V. 120. P. 193–204. doi: 10.1007/BF00148543
  8. Sawant H.S., Fernandes F.C.R., Neri, J.A.C.F. et al. Southern hemisphere solar radio heliograph Brazilian Decimetric Array (BDA) // Proc. 10th European Solar Physics Meeting. Prague, Czech Republic. ESA SP-506. 2002. V. 2.
  9. Yan Y., Zhang J., Chen Z. et al. Progress on Chinese Spectral Radioheliograph—CSRH construction // Proc. XXX URSI General Assembly and Scientific Symposium. Istanbul, Turkey. IEEE. 2011. doi: 10.1109/URSIGASS.2011.6051218.
  10. Gelfreikh G.B. Coronal magnetic field measurements through bremsstrahlung emission // Solar and Space Weather Radiophysics / ed. D.E. Gary & C.U. Keller. Boston: Kluwer Academic Publishers, 2004. doi: 10.1007/1-4020-2814-8_6.
  11. Goddard C.R., Nisticò G., Nakariakov V.M. et al. Observation of quasi-periodic solar radio bursts associated with propagating fast-mode waves // Astron. Astrophys. V. 594. Iss. A96. doi: 10.1051/0004-6361/201628478.
  12. Brueckner G.E., Bartoe, J.-D.F. Observations of high-energy jets in the corona above the quiet sun, the heating of the corona, and the acceleration of the solar wind // Astrophys. J. 1983. V. 272. P. 329–348. doi: 10.1086/161297.
  13. Bogod V.M., Yasnov L.V. Detection of prolonged, extremely faint decimeter bursts on the Sun // Astronomy Reports 2001. V. 45. Iss. 8. P. 643–651
  14. Bogod V.M., Mercier C., Yasnov L.V. About the nature of long-term microflare energy release in the solar active regions // Journal of Geophysical Research. 2001. V. 106. Iss. A11. P. 25353–25360. doi: 10.1029/2000JA004013.
  15. Bogod V.M., Yasnov L.V. The nature of decimeter-wave microburst emission // Astronomy Reports. 2005. V. 49. Iss. 2. P. 144–154. doi: 10.1134/1.1862361.
  16. Богод В.М., Лебедев М.К., Овчинникова Н.Е. и др. О новой концепции спектральной радиометрии на РАТАН-600 // Изв. Крымской астрофиз. обс. 2023. Т. 119. № 4. С. 17–26. doi: 10.34898/izcrao-vol119-iss4-pp17-26.
  17. DeWijn A.G., Casini R., Carlile A. et al. The visible spectro-polarimeter of the Daniel K. Inouye Solar Telescope // Solar Phys. 2022. V. 297. Art.ID. 22. doi: 10.1007/s11207-022-01954-1.
  18. Scharmer G.B., Bjelksjo K., Korhonen T.K. et al. The 1-meter Swedish solar telescope // in: SPIE Conf. Series. 2003. V. 4853. Art.ID. 341. doi: 10.1117/12.460377.
  19. Goode P.R., Wenda Cao. The 1.6 m off-axis New Solar Telescope (NST) in Big Bear // Ground-based and airborne telescopes VI. Proc. the SPIE. V. 8444. Art. ID. 844403. doi: 10.1117/12.925494.
  20. Ogawara Y., Acton L.W., Bentley R.D. et al. The status of YOHKOH in orbit — an introduction to the initial scientific results // Publ. Astron. Soc. of Japan. 1992. V. 44. P. L41–L44. doi: 10.1016/0021-9169(94)00137-D.
  21. Domingo V., Fleck B., Poland A.I. The SOHO mission: An overview // Sol Phys. 1995. V. 162. P. 1–37. doi: 10.1007/BF00733425.
  22. Kaiser M.L. The STEREO mission: an overview // Advances in Space Research. 2004. V. 36. Iss. 8. P. 1483–1488. doi: 10.1016/j.asr.2004.12.066.
  23. Lites B.W., Akin D.L., Card G et al. The Hinode spectro-polarimeter // Solar Phys. 2013. V. 283. P. 579–599. doi: 10.1007/s11207-012-0206-3.
  24. Pesnell W.D., Thompson B.J., Chamberlin P.C. The Solar Dynamics Observatory (SDO) // Solar Phys. 2012. V. 275. P. 3–157. doi: 10.1007/s11207-011-9841-3.
  25. Kaltman T.I., Stupishin A.G., Anfinogentov S.A. et al. Hot jets in the solar corona: creating a catalogue of events based on multi-instrumental observations // Geomagnetism and Aeronomy. 2021. V. 61. Iss. 7. P. 1083–1091. doi: 10.1134/S0016793221070070.
  26. Raouafi N.E., Patsourakos S., Pariat E. et al. Solar coronal jets: observations, theory, and modeling // Space Sci. Rev. 2016. V. 201. P. 1–53. doi: 10.1007/s11214-016-0260-5.
  27. Kolotkov D.Y., Zavershinskii D.I., Nakariakov V.M. The solar corona as an active medium for magnetoacoustic waves // Plasma Physics and Controlled Fusion. 2021. V. 63. Iss. 12. Art. ID. 124008. doi: 10.1088/1361-6587/ac36a5.
  28. Anfinogentov S., Kaltman T. Stupishin A. et al. Diagnostics of plasma jets in the solar corona // Solar-Terrestrial Physics. 2021. V. 7. Iss. 2. P. 3–10. doi: 10.12737/szf-72202101.
  29. Nakariakov V.M., Anfinogentov S., Storozhenko A.A. et al. Quasi-periodic pulsations in a solar microflare // Astrophys. J. 2018. V. 859. Iss. 2. Art.ID. 154. doi: 10.3847/1538-4357/aabfb9.
  30. Parker E.N. Nanoflares and the solar X-Ray corona // Astrophys. J. 1988 V. 330. P. 474–479. doi: 10.1086/166485.
  31. Богачёв С.А., Ерхова Н.Ф. Измерение энергетического распределения нановспышек малой мощности // Солнечно-земная физика. 2023. Т. 9. № 1. С. 3–9. doi: 10.12737/szf-91202301.
  32. Yasnov L.V., Bogod V.M., Gofman A.A. et al. Spectrum and physical conditions in microflare generation regions at decimeter-wave frequencies // Astrophys. Bull. V. 72. Iss. 1. P. 58–66. doi: 10.1134/S1990341317030075.
  33. Богод В.М., Лебедев М.К., Овчинникова Н.Е. и др. Спектрорадиометрия солнечной короны на РАТАН-600 // Косм. исслед. 2023. Т. 61. № 1. С. 1–7. doi: 10.31857/S0023420623010016.
  34. Рипак А.М., Богод В.М., Гренков С.А. и др. Помехоустойчивый радиометр дециметрового диапазона для радиотелескопа РАТАН-600 // Астрофизический бюллетень. 2023. Т. 78. № 4. С. 657–669.
  35. Lebedev M., Ripak A., Bogod V. High-speed spectroradiometry using a statistical method of RFI suppression for radio observations with RATAN-600 // Ground-based astronomy in Russia: 21 century. Proc. All-Russian Conference. Nizhny Arkhyz, Russia. 2020. doi: 10.26119/978-5-6045062-0-2_2020_413.
  36. Lebedev M.K., Ovchinnikova N.E., Bogod V.M. et al. Digital methods of RFI mitigation in radio astronomy // Proc. The Multifaceted Universe: Theory and Observations. 2022. Nizhny Arkhyz, Russia. doi: 10.22323/1.425.0006.
  37. Ovchinnikova N.E., Lebedev M.K., Bogod V.M. et al. Results of a new approach to the analysis of multi-wavelength observations data obtained with RATAN-600 // Proc. The Multifaceted Universe: Theory and Observations. 2022. Nizhny Arkhyz, Russia. doi: 10.22323/1.425.0007.
  38. Bogod V., Lebedev M., Ovchinnikova N. et al. Detection of absorption in the decimeter radio emission of solar corona // Proc. The Multifaceted Universe: Theory and Observations. 2022. Nizhny Arkhyz, Russia. doi: 10.22323/1.425.0005.
  39. Богод В.М., Корольков Д.В. Обнаружение хромосферной сетки в сантиметровом диапазоне волн // Письма в АЖ. 1975. Т. 1 № 10. С. 25–27.
  40. Bogod V.M., Garaimov V.I., Zheleznyakov V.V. et al. Cyclotron lines in the spectra of solar microwave radiation: RATAN-600 observations and their interpretation // Astron. zh. 2000. V. 77. Iss. 1. P. 1–8. doi: 10.1134/S0016793217070167.
  41. Дравских А.Ф., Дравских Ю.А. Рекомбинационные радиолинии на Солнце // Астрономический журнал. 2022. Т. 99. № 6. С. 496–505. doi: 10.31857/S0004629922060032.
  42. Есепкина Н.А., Корольков Д.В., Парийский Ю.Н. Радиотелескопы и радиометры. М.: Наука, 1983.
  43. Gary D.E., Hurford G J., Nita G.M. et al. The Expanded Owens Valley Solar Array (EOVSA) // Proc. American Astronomical Society Meeting #224. 2014.
  44. Tokhchukova S.Kh., Korzhavin A.N., Bogod V.M. et al. Computation of the horizontal size of the RATAN-600 beam pattern for the “Southern Sector with a Flat Reflector” mode with allowance for the parameters of primary feeds // Astrophys. Bull. 2014. V. 69. Iss. 3. P. 356–367. doi: 10.1134/S1990341314030110.
  45. Дребущак Т.Н. Введение в хемометрику. Новосибирск: НГУ, 2013.
  46. Померанцев А. Метод главных компонент (PCA). Российское хемометрическое общество, 2008.
  47. Heyer M.H., Schloerb F.P. Application of principal component analysis to large-scale spectral line imaging studies of the interstellar medium // Astrophys. J. 1997. V. 475. Iss. 1. P. 173–187. doi: 10.1086/303514.
  48. Стороженко А.А., Богод В.М., Лебедев М.К. и др. Система автоматического управления приемным зеркалом РАТАН-600 для режима слежения // сб. тр. XXV Всероссийская ежегодная конференция “Солнечная и солнечно-земная физика — 2021”. Санкт-Петербург, Россия. 2021. doi: 10.31725/0552-5829-2021-249-252.
  49. White S.M. Radio Measurements of Coronal Magnetic Fields // Proc. Int. Conf. on Chromospheric and Coronal Magnetic Fields (ESA SP-596). Katlenburg-Lindau, Germany. ESA Publications Division, 2005.
  50. Gary D.E., Hurford G.J. Solar Radio Burst Spectral Observations, Particle Acceleration, and Wave-Particle Interactions // Geophysical Monograph Series. Washington D.C.: American Geophysical Union, 2013. P. 237–246. doi: 10.1029/GM054p0237.
  51. Alissandrakis C.E., Kundu M.R. Observations of ring structure in a sunspot associated source at 6 centimeter wavelength // Astrophysical J. 1982. V. 253. Art.ID. L49. doi: 10.1086/183734.
  52. White S.M., Kundu M.R., Gopalswamy N. Strong magnetic fields and inhomogeneity in the solar corona // Astrophysical J. 1991. V. 366. Art.ID. L43. doi: 10.1086/185905.
  53. Zlotnik E.Ya., Kundu M.R., White S.M. A model of the atmosphere above a sunspot from radio observations // Radiophys Quantum Electron. 1996. V. 39. Iss. 3. P. 255–267. doi: 10.1007/BF02144449.
  54. Bezrukov D., Ryabov B., Peterova N. et al. Sharp Changes in the Ordinary Mode Microwave Emission from a Stable Sunspot: Model Analysis // Latvian J. Physics and Technical Sciences. 2011. V. 48. Iss. 2. P. 56–69. doi: 10.2478/v10047-011-0016-7.
  55. Vrublevskis A., Ryabov B.I., White S.M. Reduced Microwave Brightness Temperature in a Sunspot Atmosphere Due to Open Magnetic Fields // Sol. Phys. 2021. V. 296. Iss. 10. Art.ID. 144. doi: 10.1007/s11207-021-01891-5.
  56. Antolin P. Thermal instability and non-equilibrium in solar coronal loops: from coronal rain to long-period intensity pulsations // Plasma phys. control. fusion. 2020. V. 62. Art. ID. 014016. doi: 10.1088/1361-6587/ab5406.
  57. Khersonskii V.K., Varshalovich D.A. The possibility of observing recombination lines in solar radiation // Soviet Astronomy. 1980. V. 24. P. 359–360.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».