К ДИАГНОСТИКЕ СОЛНЕЧНЫХ ВСПЫШЕК: РЕЖИМЫ И ИСТОЧНИКИ Ковалев В.А. (ИЗМИРАН) [email protected] Конференция «Физика плазмы в Солнечной системе», ИКИ, 14-18 февраля 2011г СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫСПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Jan 03, 2016
К ДИАГНОСТИКЕ СОЛНЕЧНЫХ ВСПЫШЕК:
РЕЖИМЫ И ИСТОЧНИКИ
Ковалев В.А. (ИЗМИРАН) [email protected]
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!