1 / 35

О проблеме прогноза больших солнечных вспышек

О проблеме прогноза больших солнечных вспышек. Б.В. Сомов Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова Государственный Астрономический Институт им. П.К. Штернберга. ИКИ РАН, 7-я конф. «Физика плазмы в солнечной системе» 6-10 февраля 2012 г. GAISH 2011.

havyn
Download Presentation

О проблеме прогноза больших солнечных вспышек

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. О проблеме прогноза больших солнечных вспышек Б.В. Сомов Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова Государственный Астрономический Институт им. П.К. Штернберга ИКИ РАН, 7-я конф. «Физика плазмы в солнечной системе» 6-10 февраля 2012 г.

  2. GAISH 2011 Physics-based prediction for solar flares basedon the observed magnetic fields in active regions Analysis of Photospheric Magnetic Fields - Time Series Coronal Magnetic Fields store the energyavailable for release in flares AFOSR contracts F49620-00-C-0004 and F49620-03-C-0019K. D. Leka, G. Barnes, T. R. Metcalf, D. Della-Rose, E. K. Schumer, D.Longcope

  3. Главные недостатки современного прогноза Малая достоверность Слабая дифференцируемость, информативность GAISH 2011 Причина – недостаточное использование физических представлений о механизме вспышки “Magnetic free energy determined for five ARs as a function of flare productivity. Error bars reflect both uncertainties in the data and possible invalid assumptions used with the magnetic virial theorem.” K.D. Leka : “Lots of data, lots of potential, lots of work to do.” Thanks to V.N. Ishkov

  4. “…В прошлый раз? …” • Много раз докладывались и обсуждались : • Физика солнечных вспышек • Топологические модели АО • Топологический триггер вспышек

  5. The Principle of the Classic Topological Model • The separatrices cross at the separator X above the plane Q of effective magnetic charges • The separator separates the interacting magnetic fluxes by the separatrices

  6. The 1B/M4 flare on 1980 November 5My first flare • Soft and hard X-ray images obtained by HXIS/SMM at 22:33 UT

  7. Topological Portrait The active region AR 2776 where the flare on 1980 November 5 occurred • The topologically important magnetic field lines in the plane Q of the effective magnetic sources Gorbachev, V.S. and Somov, B.V., Adv. Space Res., 10, No. 9, 105, 1990

  8. The first practical use: Soft X-ray Sigmoid • TheS -shaped large-scale structure is not necessary to be a non-potential field • It can be interpreted in terms of a topological model for potential field Somov, B.V., Plasma Astrophysics, Part II, Reconnection and Flares, Springer, 2006

  9. Advanced Topological Model for theBastille-day Flare • The SOHO MDI magnetogram,July 14, 2000, the active region NOAA 9077 • Model magnetogramwith 5 effective sources of magnetic field (the Monkey model)

  10. Topological portrait and the field lines forming the separatrices

  11. Location of energy source in the flare • Locations and shapes of the chromospheric ribbons predicted by the topological models • The TRACE image of the flare loops and ribbons at 171 A Somov B.V., Oreshina I.V., Lubimov G.P., Astronomy Reports48, 246, 2004

  12. Topological model allows to find position of energy source, to calculate the magnetic flux reconnected at the separator and the electric fieldE ~ 30 V/cm Somov B.V., Oreshina I.V., Lubimov G.P., Astronomy Reports, 48, 246, 2004

  13. Topological model allows us to investigate the structure of large-scale magnetic field • Observed large-scale dynamics of flares is determined by fast magnetic reconnection

  14. Тopological Trigger of Large Eruptive Solar Flares Somov B.V., Astronomy Lett., 2008, 34, 635 SomovB.V., Asian Journal of Physics, 2008, 17, 421 Оreshina I.V., Somov B.V., Astronomy Lett., 2009, 35, 207

  15. Topological Trigger Slowevolution of magnetic sources leads to a rapidchange of the coronal field topology • Coronal null Xc quickly moves along the separator and switches backthe longitudinal field Gorbachev, Kel’ner, Somov, Shvarts, Soviet Astron., 32, 308, 1988

  16. Reconnection and Topological Trigger • Reconnection changes a topology of field lines (step by step) but conserves the global topology of the field in an active region • Topological trigger is a quickrearrangementofglobal topology Topological trigger Reconnection in action

  17. Structure of magnetic field in the corona before a trigger λz(X1) <0 λz(X2)>0

  18. Change of the magnetic field structure in the beginning of trigger λz(X1)>0 λz(X2)>0

  19. Final stage of trigger λz(X1) <0 λz(X2)<0

  20. Criterion for the sudden appearance of magnetic nullat the separator in the corona I sep=sign (λz(X1)· λz (X2))>0, whereX1и X2are the null points at the separator footpoints. Oreshina I.V., Somov B.V., Astronomy Lett., 35, 207, 2009

  21. Вывод 1 • Предложен метод, который • позволяет предсказывать появление нулеввых точек в короне на сепараторах, т.е. там, где магнитная энергия накапливается и преобразуется в энергию вспышки.

  22. Вывод 2 Существует параметр, который характеризует величину продольного поля на сепараторе. Этот параметр - собственное значение z в основаниях сепаратора. Чем меньше его величина, тем меньше продольное магнитное поле на сепараторе, тем лучше условия для пересоединения, для вспыщки.

  23. Эволюция АО NOAA 9077 перед Бастильской вспышкой (14 июля 2000 г.)

  24. Модельные магнитограммы АО NOAA 9077 перед Бастильской вспышкой

  25. Топологический портрет АО NOAA 9077 перед Бастильской вспышкой

  26. Расчет продольного поля на сепараторе в АО NOAA 9077 перед Бастильской вспышкой Уменьшение продольного магнитного поля на восточном сепараторе 12 июля(синяя линия) и 14 июля (красная линия).

  27. Вывод 3 Эволюция АО NOAA 9077 перед Бастильской вспышкой: Нулевых точек в короне не обнаружено. Однако, с точки зрения пересоединения условия в короне улучшились на обоих сепараторах, что и привело к вспышке.

  28. Geoeffective flares on 2003 November 18 • GOES 12 flux in 1.0-8.0 A band. • The flares in AR NOAA 10501 are marked in gray. Oreshina A.V., Oreshina I.V., Somov B.V., Astron. Astrophys., in press, 2012

  29. AR NOAA 10501 MDI / SOHO magnetogram obtained on 2003 November 18 at 00:00 UT. The white (black) thick line are 200 G (-200 G) levels.

  30. Topological portrait of AR NOAA 10501 on 2003 November 18 at 00:00 UT Solid curves are the intersections of the ceparatrices with the source plane. X1, … X4 are the zeroth points of magnetic field, the footpoints of separators.

  31. Evolution of magnetic field topology Maximum values of magnetic field at both separators. The two largest flares occurred near the deepest minimum of magnetic field at the both separators.

  32. Topologically Critical State • Even minor changes in the magneric-source characteristics can lead to drastic changes in the topology of large-scale magnetic field. • AR NOAA 10501 on 2003 November 18 was very close to the Topologically Critical State at 08:00 UT.

  33. Некоторые практические вопросы

  34. Необходимо помнить Нужен хороший современный магнитограф Обработка информации и прогноз вспышек в режиме реального времени Инструментальная поляризация перемешивает продольное и поперечное состояния Природу не обмануть

  35. Спасибо за внимание Winter Sun

More Related