Проявление активности солнца корональные дыры

Корональные дыры

Корональные дыры это области короны пониженной светимости. Эти области были обнаружены после начала рентгеновских исследований Солнца с помощью космических аппаратов из за пределов земной атмосферы. Корональные дыры связаны с областями открытых линий магнитного поля и часто находятся на солнечных полюсах. В настоящее время считается, что высокоскоростной солнечный ветер формируется именно в корональных дырах.

Корональные петли

Корональные петли являются наиболее характерной особенностью нижней короны Солнца. Эти петли состоят из замкнутых линий магнитного поля, которые соединяют «источники» поля на поверхности Солнца. По этой причине корональные петли часто окружают солнечные пятна и активные области. Времена жизни отдельных петель сильно различаются. Некоторые из них существуют в короне по нескольку дней и даже недель, хотя большинство меняется более быстро. Быструю динамику петель в короне можно увидеть с помощью фильма (10 Mb Quicktime), полученного в результате наблюдений обсерватории TRACE. Существуют также петли, связанные с солнечными вспышками (так называемые вспышечные петли) с характерными временами жизни всего несколько десятков минут.

Корональные и вспышечные петли содержат более плотное и горячее вещество, чем окружающая корона и по этой причине выглядят как объекты повышенной яркости.

Стримеры

Корональные стримеры представляют собой вытянутые яркие шлемообразные структуры с открытой вершиной, которые часто формируются над пятнами и областями повышенной активности в атмосфере Солнца. Стримеры образуются из крупномасштабных петель магнитного поля, соединяющих группы солнечных пятен различной магнитной полярности, и могут удерживать над поверхностью Солнца протуберанцы и волокна. По этой причине эти объекты часто наблюдаются в основаниях стримеров.

Петли, из которых состоят стримеры, представляют собой замкнутые магнитные структуры, которые могут удерживать внутри плазму и электрически заряженные частицы. По этой причине плотность вещества внутри стримеров обычно повышена и они выглядят более яркими, чем окружающая корона. Вытянутые вершины стримеров образуются из за действия солнечного ветра, который течет от поверхности Солнца и растягивает линии магнитного поля.

Полярные перья

Полярные перья это очень тонкие стримеры, которые формируются не над активными областями и пятнами, а над северным и южным полюсами Солнца. Фактически, они представляют собой открытые линии магнитного поля, выходящие из магнитных полюсов. Форма полярных перьев определяется действием солнечного ветра, точно так же как и форма обычных шлемообразных стримеров.

Источник

Проявление активности солнца корональные дыры

Главная
• Список секций
• Физика
• ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ МЕЖДУ ПЛОЩАДЬЮ КОРОНАЛЬНЫХ ДЫР И УРОВНЯМИ МАГНИТНЫХ БУРЬ НА ЗЕМЛЕ И ДРУГИМИ ПРОЯВЛЕНИЯМИ В ОКОЛОЗЕМНОМ КОСМИЧЕСКОМ ПРОСТРАНСТВЕ

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ МЕЖДУ ПЛОЩАДЬЮ КОРОНАЛЬНЫХ ДЫР И УРОВНЯМИ МАГНИТНЫХ БУРЬ НА ЗЕМЛЕ И ДРУГИМИ ПРОЯВЛЕНИЯМИ В ОКОЛОЗЕМНОМ КОСМИЧЕСКОМ ПРОСТРАНСТВЕ

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Исследование взаимосвязи между площадью корональных дыр и уровнями магнитных бурь на Земле и другими проявлениями в околоземном космическом пространстве

Хасаева Татьяна Тимуровна

учащаяся 11 класса

ГБОУ Московская гимназия На Юго-Западе № 1543

Департамента образования города Москвы

Гомулина Наталия Николаевна

Заместитель директораГБОУ Московская гимназия На Юго-Западе № 1543

Департамента образования города Москвы,

кандидат педагогических наук,

доцент кафедры методики обучения физике

ГАОУ ВО города Москвы МИОО

I. Основные экспериментальные данные — наблюдения Солнца с космических обсерваторий SOHO (приборы EIT 284), SDO, сайт ТЕСИС 4

II. Космическая погода и ОКП 4

III. Оценка солнечной активности по проявлению вспышечной активности и наличия корональных дыр 5

IV. Оценка потока электромагнитного излучения на волне 10.7 см и активности Солнца 8

V. Уровни магнитных бурь и индекс Кр в октябре 2015 года 8

Рис.7. индекс Кр в октябре 2015 года 8

В октябре 2015 года наблюдалось аномальное покрытие корональными дырами поверхности Солнца. Полярная корональная дыра в октябре 2015 года – самая большая из всех зафиксированных в атмосфере Солнца за последние годы.

СМИ 21 октября 2015 г. сообщили, что «Корональная дыра на Солнце вызовет сильную магнитную бурю на Земле».

Гипотеза исследования: если проанализировать площадь корональных дыр Солнца в разные даты, частоту и мощность появления магнитных бурь на Земле, выявить другие проявления солнечно-земных связей, то можно выяснить корреляцию между этими явлениями и справедливость данного утверждения.

Проанализировать информацию с научных сайтов космических обсерваторий SOHO и SDO, Центра анализа космической погоды НИИЯФ МГУ, ТЕСИС Лаборатории рентгеновской астрономии Солнца, ФИАН о площади корональных дыр и проявления в ОКП (околоземное космическое пространство).

Проанализировать по данным прибора EIT 284 площадь покрытия поверхности Солнца корональными дырами за последние 5 лет (24 цикл солнечной активности) и выявить даты, в которых наблюдались аномально большие корональные дыры.

Проанализировать уровни магнитных бурь (с G1 – слабая до G5 – экстремально сильная буря) по данным ТЕСИС и сравнить с датами, в которых наблюдались аномально большие корональные дыры.

Проанализировать рентгеновское излучение Солнца, вспышечную активность Солнца по данным ТЕСИС (класс С – слабые вспышки, класс М – средние вспышки, класс Х – сильные вспышки) и величину индекса F10.7. и сравнение с датами, в которых наблюдались аномально большие корональные дыры.

Проанализировать мощность и особенности вспышек на Солнце и проявление в ОКП с сайта «Мониторинг солнечной активности» за весь 2015 год.

Методика получения данных – загрузка 500-2000 изображений на http://sohodata.nascom.nasa.gov/cgi-bin/data_query соответственно требуемому EIT с сайта космической обсерватории SOHO, и определение дат, в которые наблюдались максимальные площади корональных дыр. Затем получение информации о площади корональных дыр с сайта Центра анализа космической погоды НИИЯФ МГУ по данные даты, информации о рентгеновском излучении Солнца на данные даты, анализ мощности и особенностей вспышек на Солнце с сайта «Мониторинг солнечной активности», изучение проявлений ОКП.

Актуальность исследования. Корреляция площади корональных дыр со скоростью солнечного ветра известна 10 лет. Но подробно была изучена связь скорости солнечного ветра с площадью КД в относительно спокойный период с января по май 2005 г., при этом был получен высокий коэффициент корреляции 0,62 [7]. Определение корреляции между площадью корональных дыр и данными солнечно-земных связей (уровень магнитных бурь, мощность солнечных вспышек, величина индекса F10.7) в условиях повышенной солнечной активности в 2015 г. являются важными и актуальными.

I. Основные экспериментальные данные — наблюдения Солнца с космических обсерваторий SOHO (приборы EIT 284), SDO, сайт ТЕСИС

Экспериментальные данные по Солнцу поступают on-line с космических обсерваторий. Солнечная космическая обсерватория SOHO (Solar and Heliospheric Observatory), работает на околосолнечной орбите с 1995 года (более 20 лет).

Рис.1. Корональная дыра – область солнечной короны с низкой температурой Т = 10 6 К. Магнитное поле радиально направлено от Солнца. Рисунок с сайта http://spaceweather11.livejournal.com/

Методика получения данных – загрузка 500-2000 изображений на http://sohodata.nascom.nasa.gov/cgi-bin/data_query соответственно требуемому EIT. Солнечная космическая обсерватория SDO (Solar Dynamics Observatory), работает с 2010 года. Таким образом, наблюдения за корональными дырами систематически начали проводиться 20 лет назад. За это время было 2 максимума солнечной активности. В 24 цикле два максимума солнечной активности – в 2012 г. и в 2015 г.

Сайт ТЕСИС – сайт комплекса космических телескопов Физического института Российской Академии наук. Сайт Центра анализа космической погоды НИИЯФ МГУ http://swx.sinp.msu.ru/weather.php транслирует в режиме реального времени изображение Солнца, текущее расположение корональных дыр, относительную площадь корональных дыр, солнечный ветер на орбите около Земли.

II. Космическая погода и ОКП

Космическая погода — это совокупность явлений на Солнце, в верхней атмосфере, околоземном космическом пространстве и межпланетной среде, оказывающих воздействие на процессы в околоземном космическом пространстве. Ишков В.Н. так определяет космическую погоду: «В настоящее время понимается состояние околоземного космического пространства (ОКП) и верхних слоев атмосферы в любой заданный отрезок времени, которое определяется активными явлениями на Солнце».

Из всех проявлений солнечных явлений нас интересует корреляция «большие корональные дыры» — проявления ОКП.

III. Оценка солнечной активности по проявлению вспышечной активности и наличия корональных дыр

Первые наблюдения корональных дыр сделаны в 1973 году с помощью космического рентгеновского телескопа.

В начале можно предположить, что корональные дыры являются результатом высокой солнечной активности в августе 2015 года. На изображении видно, что 15 августа произошла сильная (G3) магнитная буря, сопровождавшаяся рядом умеренных и слабых. Однако мы видим, что уже в окрестности этой даты на Солнце наблюдались значительные площади корональных дыр. Это наводит на мысль о том, что коронарные дыры могут вызывать магнитные бури на Земле.

Магнитные бури на Земле в августе 2015г.

Корональная дыра 15 августа 2015г.

Рис.3. Соответствие корональной дыры 15 августа 2015 г. и магнитных бурь

Это предположение подтверждает сильная магнитная буря в октябре 2015, в период, когда коронарные дыры были особенно большими.

Рис.4. Соответствие корональной дыры 8 октября 2015 г.

и средних и сильных магнитных бурь

Форма корональных дыр постоянно меняется, однако сами по себе корональные дыры могут существовать в течение 5 и более лет. На рентгеновских изображениях поверхность Солнца выглядит светлой из-за горячего плотного газа – его удерживает магнитное поле звезды. В местах, где магнитное поле соприкасается с космосом, возникает «утечка» газа, температура понижается, и на снимках это проявляется в виде темных пятен – корональных дыр.

Плазма, исходящая из корональных дыр, становится элементом «солнечного ветра». Если обычная скорость ветра на Солнце – около 400 км/сек, то в районе корональных дыр она увеличивается до 800 км/сек. В течение 1-3 суток частицы солнечного ветра достигают Земли и могут вызвать геомагнитные бури, которые влияют на многие области деятельности человека.

В.Н. Ишков [2] впервые показал, что появился намек на тенденцию, что «дефициту» числа активных областей сопутствует «избыток» корональных дыр: в цикле 21 их было более 136, в 22-ом 148, а в 23-ем уже 261.

Рис.5. Изображения корональных дыр 2010-2015

В 2015 году утверждение Ишкова В.Н. наглядно доказано данной таблицей и наблюдениями: вспышек на Солнце практически не наблюдалось, когда наблюдались корональные дыры. Мониторинг солнечной активности и количества вспышек по сайту

http://www.solarmonitor.org/full_disk.php?date=20150514&type=hxrt_flter&region=&indexnum=1. Мониторинг корональных дыр в гимназии проводился с февраля 2015 по февраль 2016 с периодом в 1 неделю, то есть за 1 год.

Никольская К.И. [6] показала, что максимуме 23 цикла и верхних частях ветвей роста и спада активности в гелиосфере наблюдался в основном медленный солнечный ветер (V_СВ 500км/с) с вкраплением высокоскоростных струй со скоростями 500 — 800 км/с, исходящих из средне- и низкоширотных корональных дыр. Слабые замкнутые магнитные поля -быстрый СВ — слабая «холодная» корона (23 цикл солнечной активности).

Ишков В.Н. в [4] показал, что «площадь полярных корональных дыр существенно уменьшилась и магнитный поток на поверхности Солнца на полюсах на 40% слабее по сравнению с прошлым минимумом СА. Магнитные поля в солнечном ветре над полюсами уменьшились примерно втрое, также как и плотность (10 – 20%) и скорость (

3%) солнечного ветра. Последняя вспышка класса Х в 2015 году произошла 5 мая 2015 г, но в эту дату крупные корональные дыры не наблюдались». Но Ишков В.Н. не рассматривал площадь корональных дыр.

Таблица 2 «Общее количество активных областей на Солнце и количество корональных дыр»

Источник

Корональные дыры

Буквально несколько дней назад на Солнце можно было наблюдать достаточно крупную корональную дыру, похожую, по мнению очевидцев, на знак вопроса. Какова природа этого явления и откуда на Солнце берутся пятна? Ответить на этот вопрос мы попросили доктора физико-математических наук, главного научного сотрудника ФИАН Сергея Богачева.

Вопрос, почему часть короны Солнца может вдруг перестать светить, несмотря на кажущуюся трудность, имеет простой ответ. Надо лишь вспомнить, что корона Солнца представляет собой ионизованный газ, а главное свойство газа, как известно из курса физики, состоит в том, что он всегда стремится расшириться и занять весь предоставляемый ему объем. В случае Солнца этому препятствует магнитное поле. Линии солнечного поля, как правило, представляют собой петли, которые обоими основаниями упираются в поверхность Солнца и образуют собой ловушку, удерживающую плазму.

Так как магнитное поле Солнца меняется довольно медленно, то образовавшаяся корональная дыра может существовать несколько недель, а порой и месяцев, несколько раз за это время появляясь на краю вращающегося Солнца, проходя по диску и скрываясь за горизонтом.

Корональные дыры представляют собой довольно забавное зрелище с точки зрения разнообразия размеров и форм. В целом, на форму корональной дыры нет никаких физических ограничений. По своей «механике» она близка к кляксе, способной принимать самые причудливые очертания. Нередко в этих очертаниях удается разглядеть те или иные привычные объекты или предметы. Такие сообщения очень любит пресса. В корональных дырах можно разглядеть птиц, различные геометрические фигуры, лица людей, морских обитателей и множество иных разнообразных форм.

Впрочем, помимо придания Солнцу забавного вида, корональные дыры играют и вполне значимую физическую роль. В частности это вторая по значимости после солнечных вспышек причина магнитных бурь, которые периодически регистрируются не Земле. Впрочем, это, как и влияние корональных дыр на солнечный ветер, совсем другая история.

Источник