Modern analytic models of acceleration and propagation of electrons in solar flares

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

We review the current state of the kinetic theory of acceleration and propagation of energetic (thermal and nonthermal) electrons during solar flares. The classical models of a thick target, together with their extension to models that take the reverse current effect and the acceleration of electrons in collapsing magnetic traps into account, are discussed in detail. Analytic solutions of the corresponding kinetic equations are found and used to calculate the characteristics of the hard X-ray bremsstrahlung generated by energetic electrons. The results obtained are compared with modern high-precision data from satellite observations of solar flares. The radiation polarization degree is calculated and the prospects for its measurement in future space experiments are discussed.

Sobre autores

Pavel Gritsyk

Lomonosov Moscow State University, P. K. Sternberg Astronomical Institute

Candidate of physico-mathematical sciences, Scientific Employee

Boris Somov

Lomonosov Moscow State University, P. K. Sternberg Astronomical Institute

Email: somov@sai.msu.ru
ORCID ID: 0000-0001-6759-6740
Scopus Author ID: 7007058135
Researcher ID: A-2680-2019
Doctor of physico-mathematical sciences, Professor

Bibliografia

  1. Smith H. J., Smith E. V. P., Solar Flares, Macmillan, New York, 1963
  2. Švestka Z., Solar Flares, D. Reidel, Dordrecht, 1976
  3. Сомов Б. В., “Вспышка на солнце”, Физическая энциклопедия, т. 1, Гл. ред. А. М. Прохоров, Советская энциклопедия, М., 1988, 350
  4. Aschwanden M., Physics of the Solar Corona : An Introduction with Problems and Solutions, Springer-Verlag, Berlin, 2005
  5. Fletcher L., Space Sci. Rev., 159 (2011), 19
  6. Сомов Б. В., Наука и жизнь, 2007, № 8, 11
  7. Howard T., Coronal Mass Ejections: An Introduction, Springer, Berlin, 2011
  8. Hanslmeier A., The Sun and Space Weather, Springer, Dordrecht, 2007
  9. Lilensten J., Space Weather, Springer, Dordrecht, 2007
  10. Пилипенко В. А. и др., Физика Земли, 2018, № 5, 61
  11. Zhang J., Earth-affecting Solar Transients, Springer, Berlin, 2019
  12. Сомов Б. В., Сыроватский С. И., УФН, 120 (1976), 217
  13. Somov B. V., Physical Processes in Solar Flares, Springer, Dordrecht, 1992
  14. Feng L., Astrophys. J., 765 (2013), 37
  15. Aschwanden M. J., Astrophys. J., 832 (2016), 27
  16. Chen B., Bull. Am. Astron. Soc., 51 (2019), 507
  17. Giovanelli R. G., Mon. Not. R. Astron. Soc., 108 (1948), 163
  18. Parker E. N., J. Geophys. Res., 62 (1957), 509
  19. Dungey J. W., Cosmic Electrodynamics, Cambridge Univ. Press, Cambridge, 1958
  20. Sweet P. A., Nuovo Cimento, 8 (1958), 188
  21. Сыроватский С. И., Астрон. журн., 39 (1962), 987
  22. Сыроватский С. И., Астрон. журн., 43 (1966), 340
  23. Sweet P. A., Annu. Rev. Astron. Astrophys., 7 (1969), 149
  24. Masuda S., Nature, 371 (1994), 495
  25. Narukage N., Shimojo M., Sakao T., Astrophys. J., 787 (2014), 125
  26. Cairns I. H., Sci. Rep., 8 (2018), 1676
  27. Priest E., Forbes T., Magnetic Reconnection: MHD Theory and Applications, Cambridge Univ. Press, Cambridge, 2000
  28. Somov B. V., Plasma Astrophysics Pt. 1 Fundamentals and Practice, 2nd ed., Springer, New York, 2012
  29. Somov B. V., Plasma Astrophysics Pt. 2 Reconnection and Flares, 2nd ed., Springer, New York, 2013
  30. Krucker S., Astron. Astrophys. Rev., 16 (2008), 155
  31. Zharkova V. V., Space Sci. Rev., 159 (2011), 357
  32. Emslie A. G. et.al., High-Energy Aspects of Solar Flares, Springer-Verlag, New York, 2012
  33. Benz A. O., Living Rev. Sol. Phys., 14 (2017), 2
  34. Fleishman G. D., Science, 367 (2020), 278
  35. Hudson H. S., Ryan J., Annu. Rev. Astron. Astrophys., 33 (1995), 239
  36. Somov B. V., Cosmic Plasma Physics, Kluwer Acad. Publ., Dordrecht, 2000
  37. Aschwanden M. J., Particle Acceleration and Kinematics in Solar Flares, Kluwer Acad. Publ., Dordrecht, 2002
  38. Miroshnichenko L., Solar Cosmic Rays: Fundamentals and Applications, Astrophysics and Space Science Library, 405, 2nd ed., Springer, Cham, 2015
  39. Casolino M., Nucl. Phys., 190 (2009), 293
  40. Bruno A., Astrophys. J., 862 (2018), 97
  41. Сомов Б. В., Астрон. журн., 88 (2011), 1045
  42. Сомов Б. В., Письма в Астрон. журн., 37 (2011), 679
  43. Bezrodnykh S. I., Somov B. V., Adv. Space Res., 56 (2015), 2779
  44. Becker W., Neutron Stars and Pulsars, Springer-Verlag, Berlin, 2009
  45. Fleishman G. D., Toptygin I. N., Cosmic Electrodynamics: Electrodynamics and Magnetic Hydrodynamics of Cosmic Plasmas, Astrohysics and Space Science Library, 388, Springer, New York, 2013
  46. Balogh A., Particle Acceleration in Cosmic Plasmas, Space Sciences Ser. of ISSI, 45, Springer, New York, 2013
  47. Гинзбург В. Л., Сыроватский С. И., Происхождение космических лучей, Изд-во АН СССР, М., 1963
  48. Dorman L., Cosmic Rays in Magnetospheres of the Earth and other Planets, Springer, Dordrecht, 2009
  49. Shalchi A., Nonlinear Cosmic Ray Diffusion Theories, Springer-Verlag, Berlin, 2009
  50. Syrovatskii S. I., Shmeleva O. P., Solar Terrestrial Relations, Proc. of the Conf., Ed. D. Venkatesan, Univ. of Calgary Press, Calgary, 1973
  51. Shih A. Y., Lin R. P., Smith D. M., Astrophys. J. Lett., 698 (2009), L152
  52. Lin R. P., Solar Phys., 210 (2002), 3
  53. Lemen J. R., Solar Phys., 275 (2012), 17
  54. Müller D., Solar Phys., 285 (2013), 25
  55. Chen B., Astrophys. J., 908 (2021), L55
  56. Sui L., Holman G. D., Dennis B. R., Astrophys. J., 612 (2004), 546
  57. Dennis B. R., Astrophys. J., 867 (2018), 82
  58. Aschwanden M., Solar Phys., 383 (2002), 210
  59. Young P. R., Astron. Astrophys., 495 (2009), 587
  60. Brown J. C., Solar Phys., 18 (1971), 489
  61. Сыроватский С. И., Шмелева О. П., Астрон. журн., 49 (1972), 334
  62. Грицык П. А., Сомов Б. В., Письма в Астрон. журн., 40 (2014), 554
  63. Hoyng P., van Beek H. F., Brown J. C., Solar Phys., 48 (1976), 197
  64. Zhu R., Sci. China Technol. Sci., 64 (2021), 169
  65. Diakonov S. V., Somov B. V., Solar Phys., 116 (1988), 119
  66. Litvinenko Yu. E., Somov B. V., Solar Phys., 131 (1991), 319
  67. Somov B. V., Kosugi T., Astrophys. J., 485 (1997), 859
  68. Sakai J. I., de Jager C., Cosmic Plasma Physics, Kluwer Acad. Publ., Dordrecht, 1996
  69. Lin R. P., Hudson H. S., Solar Phys., 17 (1971), 412
  70. Leach J., Petrosian V., Astrophys. J., 251 (1981), 781
  71. Грицык П. А., Сомов Б. В., Письма в Астрон. журн., 42 (2016), 586
  72. Грицык П. А., Сомов Б. В., Письма в Астрон. журн., 43 (2017), 676
  73. Allred J. C., Astrophys. J., 902 (2020), 16
  74. Сомов Б. В., Изв. АН СССР Сер. физ., 45 (1981), 576
  75. Brown J. C., Spicer D. S., Melrose D. B., Astrophys. J., 228 (1979), 592
  76. van den Oord G. H. J., Solar Phys., 234 (1990), 496
  77. Alaoui M., Astrophys. J., 917 (2021), 74
  78. Battaglia M., Kontar EP, Astrophys. J., 760 (2012), 142
  79. Brown J. C., Solar Phys., 26 (1972), 441
  80. Ramaty R., Astrophys. J., 158 (1969), 753
  81. Holt S. S., Ramaty R., Solar Phys., 8 (1969), 119
  82. Грицык П. А., Сомов Б. В., ЖЭТФ, 156 (2019), 1016
  83. Kontar E. P., Astrophys. J., 809 (2015), 35
  84. Knight J. W., Sturrock P. A., Solar Phys., 218 (1977), 306
  85. Сермулыньш В. А., Сомов Б. В., Комплексное изучение Солнца: труды XII Ленинградского семинара по космофизике, Под ред. В. А. Дергачeва, Г. Е. Кочарова, РТП ЛИЯФ, Л., 1982, 90
  86. Владимиров В. С., Уравнения математической физики, Наука, М., 1981
  87. Грицык П. А., Сомов Б. В., Вестн. Моск. ун-та. Сер. 3. Физ. Астрон., 5 (2011), 57
  88. Dennis B. R., Emslie A. G., Hudson H. S., Space Sci. Rev., 159 (2011), 3
  89. Hudson H. S., Solar Phys., 291 (2016), 1273
  90. Сомов Б. В., Богачeв С. А., Письма в Астрон. журн., 29 (2003), 701
  91. Богачeв С. А., Сомов Б. В., Письма в Астрон. журн., 31 (2005), 601
  92. Богачeв С. А., Сомов Б. В., Письма в Астрон. журн., 33 (2007), 62
  93. Emslie A. G., Astrophys. J., 235 (1980), 1055
  94. Kuridze D., Astrophys. J., 874 (2019), 126
  95. Spitzer L., Physics of Fully Ionized Gases, Interscience Publ., New York, 1965
  96. Effenberger F., Astrophys. J., 835 (2017), 124
  97. Kosugi T., Solar Phys., 243 (2007), 3
  98. Goodman S. J., Comprehensive Remote Sensing, Ed. S. Liang, Elsevier, Amsterdam, 2018, 119
  99. Handy B. N., Solar Phys., 187 (1999), 229
  100. Elwert G., Haug E., Solar Phys., 15 (1970), 234
  101. Nocera L., Solar Phys., 97 (1985), 81
  102. Huang N.-Y., Xu Y., Wang H., Res. Astron. Astrophys., 16 (2016), 177
  103. Namekata K., Astrophys. J., 851 (2017), 91
  104. Krucker S., Astrophys. J., 739 (2011), 96
  105. Tsuneta S., Astrophys. J., 478 (1997), 787
  106. Caspi A., Krucker S., Lin R. P., Astrophys. J., 781 (2014), 43
  107. Орешина А. В., Сомов Б. В., Письма в Астрон. журн., 37 (2011), 789
  108. Liu W., Chen Q., Petrosian V., Astrophys. J., 767 (2013), 168
  109. Liu R., Mon. Not. R. Astron. Soc., 434 (2013), 1309
  110. Krucker S., Battaglia M., Astrophys. J., 780 (2014), 107
  111. Krucker S., Astrophys. J., 802 (2015), 19
  112. Грицык П. А., Сомов Б. В., Вестн. Моск. ун-та. Сер. 3. Физ. Астрон., 1 (2012), 106
  113. Gopasyuk S. I., Adv. Space Res., 10 (1990), 151
  114. Henoux J. C., Solar Phys., 42 (1975), 219
  115. Mandelshtam S. L., Beigman I. L., Tindo I. P., Nature, 254 (1975), 462
  116. Tindo I. P., Somov B. V., New Instrumentation for Space Astronomy, Proc. of a Symp. of the 20th Meeting of the COSPAR, K. Van der Hucht, G. S. Vaiana, Pergamon Press, Oxford, 1978, 131
  117. Сомов Б. В., Тиндо И. П., Космические исследования, 16 (1978), 686
  118. Thomas R. J., Solar Gamma-, X-, and EUV Radiation, IAU/COSPAR Symp. No. 68, S. R. Kane, Reidel Publ., Dordrecht, 1975, 25
  119. Maran S. P., Thomas R. J., The New Astronomy and Space Science Reader, J. C. Brandt, S. P. Maran, W H Freeman and Co., San Francisco, 1977, 293
  120. Житник И. А. и др., Солнечно-земная физика: Результаты экспериментов на спутнике КОРОНАС-Ф, Под ред. В. Д. Кузнецова, Физматлит, М., 2009, 128
  121. McConnell M. L., Solar Phys., 210 (2002), 125
  122. McConnell M. L., Adv. Space Res., 34 (2004), 462
  123. Boggs S. E., Coburn W., Kalemci E., Astrophys. J., 638 (2006), 1129
  124. Jeffrey N. L. S., Saint-Hilaire P., Kontar E. P., Astron. Astrophys., 642 (2020), A79
  125. Duncan N., Proc. SPIE, 9905 (2016), 99052Q
  126. Saint-Hilaire P., AGU Fall Meeting Abstracts, SH31C-3310, 2019
  127. Narukage N., Am. Astron. Soc. Meeting Abstracts, 234 (2019), 12603
  128. Waisskopf M. C., Proc. SPIE, 9905 (2016), 990517
  129. Produit N., Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A, 877 (2018), 259
  130. Kuznetsov V. D., Geomagn. Aeron., 56 (2016), 781
  131. Kotov Yu. D., Adv. Space Res., 58 (2016), 635

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

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».