23
ИЗМЕНЕНИЯ МАГНИТНОЙ СПИРАЛЬНОСТИ В СОЛНЕЧНОМ ЦИКЛЕ Kirill Kuzanyan ИЗМИРАН, Россия Zhang H., Gao Yu Национальные Астрономические Обсерватории АН КНР

ИЗМЕНЕНИЯ МАГНИТНОЙ СПИРАЛЬНОСТИ В СОЛНЕЧНОМ ЦИКЛЕ

Embed Size (px)

DESCRIPTION

ИЗМЕНЕНИЯ МАГНИТНОЙ СПИРАЛЬНОСТИ В СОЛНЕЧНОМ ЦИКЛЕ. Kirill Kuzanyan ИЗМИРАН, Россия Zhang H., Gao Yu Национальные Астрономические Обсерватории АН КНР. Question:. Can we learn more of solar activity looking at magnetic helicity?. Dynamo model with evolution of Helicity. - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: ИЗМЕНЕНИЯ МАГНИТНОЙ СПИРАЛЬНОСТИ В СОЛНЕЧНОМ ЦИКЛЕ

ИЗМЕНЕНИЯ МАГНИТНОЙ СПИРАЛЬНОСТИ В

СОЛНЕЧНОМ ЦИКЛЕ

Kirill Kuzanyan

ИЗМИРАН, Россия

Zhang H., Gao Yu

Национальные Астрономические Обсерватории АН КНР

Page 2: ИЗМЕНЕНИЯ МАГНИТНОЙ СПИРАЛЬНОСТИ В СОЛНЕЧНОМ ЦИКЛЕ

Question:

Can we learn more

of solar activity looking at

magnetic helicity?

Page 3: ИЗМЕНЕНИЯ МАГНИТНОЙ СПИРАЛЬНОСТИ В СОЛНЕЧНОМ ЦИКЛЕ

Dynamo model with evolution of HelicityMagnetic field

generation (Parker Dynamo)

Parameterized equation

Generation of Helicity

Page 4: ИЗМЕНЕНИЯ МАГНИТНОЙ СПИРАЛЬНОСТИ В СОЛНЕЧНОМ ЦИКЛЕ
Page 5: ИЗМЕНЕНИЯ МАГНИТНОЙ СПИРАЛЬНОСТИ В СОЛНЕЧНОМ ЦИКЛЕ

20 years systematic monitoring of the solar vector magnetic fields in

active regions taken at Huairou Solar observing station, China

(1987-2006)More observations from Mitaka (Japan) and also Mees, MSFC (USA) etc., but only Huairou data systematically cover 20 years period.

Page 6: ИЗМЕНЕНИЯ МАГНИТНОЙ СПИРАЛЬНОСТИ В СОЛНЕЧНОМ ЦИКЛЕ

So, theory requires the mirror asymmetry to be the same from

cycle to cycle!

How to measure it ?

Page 7: ИЗМЕНЕНИЯ МАГНИТНОЙ СПИРАЛЬНОСТИ В СОЛНЕЧНОМ ЦИКЛЕ
Page 8: ИЗМЕНЕНИЯ МАГНИТНОЙ СПИРАЛЬНОСТИ В СОЛНЕЧНОМ ЦИКЛЕ

observations

Observable !

Page 9: ИЗМЕНЕНИЯ МАГНИТНОЙ СПИРАЛЬНОСТИ В СОЛНЕЧНОМ ЦИКЛЕ

Photospheric vector magnetogram of AR 10930 (SOT at Hinode); 2006 Dec 11-12 at 23:10:06-00:13:17UT.

Page 10: ИЗМЕНЕНИЯ МАГНИТНОЙ СПИРАЛЬНОСТИ В СОЛНЕЧНОМ ЦИКЛЕ

AR 10930: HC over the filtergram; positive/negative: a typical AR.

The filtergram of AR 10930; contours of current helicity HC for positive (negative) values shown in red (green), corresponding to absolute values of 0.2, 0.5, 1.0, 4.0 G2/m, respectively. The field of view is 104''80''.

Page 11: ИЗМЕНЕНИЯ МАГНИТНОЙ СПИРАЛЬНОСТИ В СОЛНЕЧНОМ ЦИКЛЕ

Observations and Data Reduction

• 983 active regions; 6630 vector magnetograms observed at Huairou Solar Observing Station;

• Time ranges from 1988 to 2005;

• Time average: 2 year data bins;

• Latitudinal: Northern hemisphere and Southern hemisphere (7 degree bins);

Page 12: ИЗМЕНЕНИЯ МАГНИТНОЙ СПИРАЛЬНОСТИ В СОЛНЕЧНОМ ЦИКЛЕ

Helicity overlaid with butterfly diagram

Page 13: ИЗМЕНЕНИЯ МАГНИТНОЙ СПИРАЛЬНОСТИ В СОЛНЕЧНОМ ЦИКЛЕ

Force free factor overlaid with butterfly diagram

Page 14: ИЗМЕНЕНИЯ МАГНИТНОЙ СПИРАЛЬНОСТИ В СОЛНЕЧНОМ ЦИКЛЕ

Compare: Qualitatively, the both quantities are distributed in a similar manner. So, despite the noisy nature of the data, accuracy of measurements is reliable.

Page 15: ИЗМЕНЕНИЯ МАГНИТНОЙ СПИРАЛЬНОСТИ В СОЛНЕЧНОМ ЦИКЛЕ

THE MAIN RESULT

• Current helicity and twist follow the propagation of the magnetic activity dynamo waves recorded by sunspots. The mirror asymmetry plays an important role in the solar dynamo mechanism.

Page 16: ИЗМЕНЕНИЯ МАГНИТНОЙ СПИРАЛЬНОСТИ В СОЛНЕЧНОМ ЦИКЛЕ

Observable properties of helicity

• Anti-symmetric over the solar equator

• Cyclic variation 11 years (not 22 years!)

• Time lag with respect to sunspots is about 2

years ahead , not behind! (confront with

dynamo theory)

• Systematic sign inversion of helicity

(a) at the beginning of the cycle

(b) at the end of the cycle

Page 17: ИЗМЕНЕНИЯ МАГНИТНОЙ СПИРАЛЬНОСТИ В СОЛНЕЧНОМ ЦИКЛЕ

Simple self-consistent dynamo model with evolution

of helicity (dynamical nonlinear dynamo)

Kleeorin, Kuzanyan, Moss, Sokoloff, Rogazhevsky, Zhang, A&A, 2003;and a series of publications of the authors thereafter in 2005-2009

Page 18: ИЗМЕНЕНИЯ МАГНИТНОЙ СПИРАЛЬНОСТИ В СОЛНЕЧНОМ ЦИКЛЕ
Page 19: ИЗМЕНЕНИЯ МАГНИТНОЙ СПИРАЛЬНОСТИ В СОЛНЕЧНОМ ЦИКЛЕ

Choice of Parameter Range (Example)

LATITUDE

HELICITY

C=0.01- ok!

C=0.1

too high value

Page 20: ИЗМЕНЕНИЯ МАГНИТНОЙ СПИРАЛЬНОСТИ В СОЛНЕЧНОМ ЦИКЛЕ

FURTHER PLAN

• Include meridional circulation in order to see its effect on

(a) latitudinal extent of helicity versus sunspots and

(b) the time lag between helicity and sunspots

Page 21: ИЗМЕНЕНИЯ МАГНИТНОЙ СПИРАЛЬНОСТИ В СОЛНЕЧНОМ ЦИКЛЕ

Kleeorin et al. 2003

EVOLUTION OF HELICITY WITH

TIME(Northern Hemisphere N)

Diffusion Time Units

S

N

Sunspot Group Number

Magnetic Energy

HELICITY

~1988 ~1997

Page 22: ИЗМЕНЕНИЯ МАГНИТНОЙ СПИРАЛЬНОСТИ В СОЛНЕЧНОМ ЦИКЛЕ

Summary

• Helicity helps in

development of self-

consistent dynamo

models!

Page 23: ИЗМЕНЕНИЯ МАГНИТНОЙ СПИРАЛЬНОСТИ В СОЛНЕЧНОМ ЦИКЛЕ

Thank you!