К ДИАГНОСТИКЕ СОЛНЕЧНЫХ ВСПЫШЕК: 

РЕЖИМЫ И ИСТОЧНИКИ  

Ковалев В.А. (ИЗМИРАН) vic.kov@yandex.ru

Конференция «Физика плазмы в Солнечной системе», ИКИ, 14-18 февраля 2011г

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫСПИСОК ЛИТЕРАТУРЫСПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК СТАТЕЙ ПО ТЕМЕ

Ковалев В.А., Чернов Г.П., Ханаока Й. Письма в АЖ, 2001 Ковалев В.А., Сомов Б.В., Письма в АЖ, 2003 Ковалев В.А., Ковалев И.В., Нелинейный мир, 2009 Биленко И.А., Ковалев В.А., Письма в АЖ, 2009 Ковалев В.А., Лаптухов А.И. Физика плазмы, 2009; Ковалев В.А., Нелинейный мир, 2010 Ковалев В.А., Вальчук Т.Е.,Ишков В.Н., Костюченко И.Г., Савченко М.И., Чариков Ю.Е., Пулковский сборник, 2010

ПЛАН

• Дифференциальный метод • Обнаружение быстрых и медленных режимов T, EM• Начало вспышки: быстрый нагрев + уменьшение ЕМ• Расщепленный максимум Н(Т)• Режимы и (T-EM) диаграмма («гистерезис»)• Новый эффект связи жесткого рентгена• Источник нагрева • Быстрый нагрев в режиме «с обострением» • Медленный нагрев – результат роста охлаждения (ЕМ) • Ускорение и нагрев в магнитной ловушке с перетяжками • Наблюдения перетяжек?• Термомагнитные волны в трубке и накопление энергии• К модели вспышки с перетяжками

Дифференциальный метод

),(tu ,dt

du

dt

du

uH

1

экспоненциальный

H = const

быстрый |H| возрастает

медленный |H| уменьшается

|H|-1 - характерное время

Вспышка 29..10..2003 GOES X10/

2B

Биленко И.А., Ковалев В.А.., Письма в АЖ, 2009

max3.0 uuH

Основные интервалы вспышечного импульса

Вспышка 05.07.2009. С2.7/SF КОРОНАС-ФОТОН По сглаженным значениям суммарного (1.7-16.9)кэВ потока SXR вычисленные температура плазмы T (кэВ),

мера эмиссии EM (1048 см –3) и их логарифмические производные Н(Т), Н(ЕМ)

Ковалев В.А., Вальчук Т.Е.,Ишков В.Н., Костюченко И.Г., Савченко М.И., Чариков Ю.Е.,

Пулковский сборник, 2010

Расщепление Н(Т)

dim EM

(T-EM) –диаграмма («гистерезис») и режимы нагрева

•

начало быстрого роста ЕМ

EMЕМ 3.0

TEMn

интервалы с const A

A

В

• Расщепление Н(Т): А, В - «точки поворота»

• А (240с.): минимум ЕМ

В (310с.): максимум Нmax

переключение на медленный нагрев,

Исходные и сглаженные значения суммарного (1.7-16.9) кэВ потока SXR (10 –7 Вт/м2) и жесткого рентгена HXR (>20кэВ) (КОРОНАС-ФОТОН вспышки 05.07.2009

С2.7/SF, производная меры эмиссии ЕМ

• Наличие одновременно FНXR и FSXR указывает на одновременное ускорение частиц и нагрев плазмы • Новый эффект: максимумы FНXR и Н(ЕМ) совпадают

t

t

HXR dttFln(EM)0

// )(

Быстрый и медленный нагрев: источники

внутренняя энергия

nT2

3

)(2 TLn

)(2 TLn радиационное охлаждение

источник нагрева

Q

,1010 75 KTK

,)( TTL 5.0

dt

ddivW

тепловой поток

STkW 0 T

Уравнение энергии

)(TAnqQ

Начало вспышки (160-240)c. (пик А):

быстрый нагрев при уменьшении ЕМ

3

dt

dT)1(

HT )1(

nQ /

источник нагрева

b

~

,Tn

nQ / bT (05.07.2009)

Быстрый нагрев без учета диссипации

,

)/1(

)(1

1

bкр

с

tt

TtT

1 bTH

,)1( bTdt

dT

1)1(

1

bс

кр Tbt

быстрый, режим с «обострением»:

- возрастает

Зависимость от начальных условийкрt

1b

1b

экспоненциальный b ,1

,1b медленный

Медленный нагрев: источник + радиационное охлаждение при

,7.3

TATdt

dT b)1(

1

1

max

b

T

Tb

H 6.1b

(>310 c.):

Оценка по Hmax

быстрый рост ЕМ

b

b

оценка сверху:

~

H=Hmax b

,5.0 2.31 b

b

b

5.07.2009

TH = 1.12 кэВ и Tmax =1.7 кэВ

Источник ускорения и нагрева в магнитной трубке: деформируемая

ловушка

:

constl ||

mm

сходящиеся перетяжки

продольный адиабатический инвариант (механизм Ферми)

2/3b

поперечный адиабатическийинвариант (бэтатронный механизм)

constB

2

,~2 constlT

Ковалев В.А., Сомов Б.В., Письма в АЖ, 2003

l

Неэкспоненциальный спад Т(t)

,0)1( 2/12/3 TАTdt

dT

медленный,

0// ttT74.0

(520-600)с.

3.3 0// ttT

550 с. – максимум ЕМ

быстрый, (440-520)с.

Локализованные структуры вспышечной плазмы –

результат перетяжек магнитных трубок?• В SXR на фоне «теплой»

плазмы с 0.6 кэВ обнару-ружены мелкомасштабные с минимальным размером 2000 км высокотемпературные

(2-5) кэВ структуры. • В магнитной петле

структуры имеют вид гирлянды горячих ядер

• Структуры формируются, «взаимодействуют»

между

Ковалев В.А., Чернов Г.П., Ханаока Й., Письма в АЖ, 2001

Тe 05:06:50 1997:11:28

YOHKOH/SXT,HXT

собой, объединяются и исчезают. Кратковременные (менее минуты); квазистационарные – на протяжении всей горячей фазы вспышки.

Термомагнитные слои магнитной трубки. Накопление энергии

  На основе стационарных решений уравнений двухжидкостной МГД показано, что в результате тепловой неустойчивости могут устанавливаться стоячие термомагнитные волны.

)(krJm),(cos krJmCu mmm

 m=0    

  m=1 

  m=2 

mфункция Бесселя го порядка

Для теплопроводности поперек магнитного поля

┴(T)≈3∙10−16n2T−1/2B−2 при n=109см-3, Т=106 К, В >10 Гс

мll 20* неустойчивыКовалев В.А., Лаптухов А.И. Физика плазмы, 2009;

Нагревплазмы

Ловушка со сходя-щимися пробками

Ускорение заряженных

частиц

Перетяжки магнитной трубки

Высыпание в пробки

Нагрев хромосферы

«Испарение»и заполнение

ловушки

Кинетическая энергия

перетяжек +энергия термо-

магнитных слоев

К модели вспышки

Основные выводы • В профилях потоков рентгена, T и EM обнаружены быстрые и медленные неэкспоненциальные режимы. • Быстрый рост Т в начале вспышки является результатом ускорения частиц и нагрева плазмы в магнитной ловушке• Переключение быстрого нагрева на медленный возни- кает в результате усиления радиационного охлаждения, обусловленного быстрым «испарением» хромосферы • Новые эффекты: максимумы потока жесткого рентгена и Н(ЕМ) совпадают; двухступенчатое уменьшение ЕМ• Источник нагрева Тb ; наблюдения: 1< b < 3 в ловушке со сходящимися перетяжками b ~ 1.5 • Наличие перетяжек подтверждается наблюдениями мелкомасштабных высокотемпературных структур• Накопление энергии в термомагнитных слоях магнитных трубок• Предложена модель вспышки с перетяжками

Спасибо за внимание!