Жгутовые модели солнечных вспышек и переход вспышечного волокна в режим коронального выброса

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Описан новый физический механизм вспышечного энерговыделения в бессиловых магнитных жгутах: по мере выхода вершины жгутовой магнитной петли в корону Солнца внешнее давление, удерживающее жгут от бокового расширения, неуклонно падает. При некотором критически низком значении этого давления продольное магнитное поле жгута стремится к нулю на той магнитной поверхности, где токи меняют знак. При этом азимутальный ток и бессиловой параметр начинают неограниченно возрастать, приближаясь к разрыву на этой поверхности. Это приводит к возбуждению плазменной ионно-звуковой неустойчивости в плазме жгута и служит триггером для начала вспышки. Быстрая диссипация энергии токов и магнитного поля на аномальном сопротивлении плазмы индуцирует электрические поля, значительно превышающие поле Дрейсера. В работе обсуждаются силы, действующие в солнечной короне на вспышечное волокно, и условия его перехода в динамический режим коронального выброса массы.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. А. Соловьев

Главная (Пулковская) астрономическая обсерватория РАН (ГАО РАН)

Автор, ответственный за переписку.
Email: solov@gaoran.ru
Россия, Санкт-Петербург

О. А. Королькова

Главная (Пулковская) астрономическая обсерватория РАН (ГАО РАН)

Email: korolkova@gaoran.ru
Россия, Санкт-Петербург

Е. А. Киричек

Главная (Пулковская) астрономическая обсерватория РАН (ГАО РАН)

Email: elenakirichek@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Арцимович Л.А., Сагдеев Р.3. Физика плазмы для физиков. М.: Атомиздат, 278 c. 1979.
  2. Бакунина И.А., Мельников В.Ф., Шаин А.В., Кузнецов С.А., Абрамов-Максимов В.Е. Поведение микроволнового излучения в активных областях c “запертыми” и “открытыми” магнитными жгутами / Труды 28-й Всероссийской конференции “Солнечная и солнечно-земная физика”. СПб. ГАО РАН. 7‒11 октября 2024. С. 25‒28. https://doi.org/10.31725/0552-5829-2024-25-28
  3. Кадомцев В.В. Перезамыкание силовых линий в магнитной гидродинамике // “Нелинейные волны” под ред. Гапонова-Грехова А.В., М.: Наука. С. 131‒163. 1979.
  4. Каплан С.А., Цытович В.Н. Плазменная астрофизика. Серия: Проблемы теоретической астрофизики. М.: Наука, 440 с. 1972.
  5. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. 8. Электродинамика сплошных сред. М.: Наука, 621 с. 1982.
  6. Bakunina I.A., Melnikov V.F., Shain A.V., Kuznetsov S.A., Abramov-Maximov V.E. Spatial Position of Magnetic Flux Ropes in Flare Active Regions with and without Coronal Mass Ejections // Geomagnetism and Aeronomy. V. 64. № 8. Р. 1237–1249. 2024. https://doi.org/10.1134/S0016793224700336
  7. Chen B., Shen C., Gary D. et al. Microwave Spectral Imaging of an Erupting Magnetic Flux Rope During a Large Solar Flare // Nature Astronomy. V. 4. P. 1140‒1147. 2020. https://doi.org/10.1038/s41550-020-1147-7
  8. Fleishman G.D., Gary D.E., Chen B., Kurod N., Yu S., Nita G.M. Decay of the coronal magnetic field can release sufficient energy to power a solar flare // Science. V. 367. P. 278‒280. 2020. https://doi.org/10.1126/science.aax6874
  9. Fleishman G.D., Nita G.M., Chen B., Yu S. and Gary D.E. Solar flare accelerates nearly all electrons in a large coronal volume // Nature. V. 606. P. 674‒677. 2022. https://doi.org/10.1038/s41586-022-04728-8
  10. Ji H., Wang H., Schmahl E.J., Moon Y.J., Jiang Y. Observations of the failed eruptions of the filament // Ap. J. V. 595. P. L135‒L138. 2003. https://doi.org/10.1086/378178
  11. Melnikov V.F., Meshalkina N.S. Contraction Effect of Coronal Loops during the Flare of February 24, 2023 // Geomagnetism and Aeronomy. V. 64. № 8. P. 1381–1385. 2024. https://doi.org/10.1134/S001679322470052X
  12. Parker E.N. Cosmical Magnetic Fields. Part 1. Oxford: Clarendon Press, 858 p. 1979.
  13. Priest E. Solar Magnetohydrodynamics. Reidel Publishing Company, 469 p. 1982.
  14. Priest E., Forbes T. Magnetic reconnection. MHD theory and applications. Cambridge, UK: Cambridge university press. 2000. https://doi.org/10.1017/CBO9780511525087
  15. Solov’ev A.A., Kirichek E.A. Force free magnetic flux ropes: inner structure and basic properties // MNRAS. V. 505. P. 4406‒4416. 2021. https://doi.org/10.1093/mnras/stab1565
  16. Solov’ev A.A. Force free magnetic flux ropes: string confinement of super-strong magnetic fields and flare energy release // MNRAS. V. 515. P. 4981‒4989. 2022. https://doi.org/10.1093/mnras/stac1818
  17. Solov’ev A.A., Kirichek E.A. Properties of flare energy release in force free magnetic flux ropes // Astronomy Letters. V. 49. № 5. P. 257‒269. 2023. https://doi.org/10.1134/S1063773723050055
  18. Solov’ev A.A., Korolkova O.A., Kirichek E.A. Magnetic flux ropes on the Sun: electric currents and flare activity // Geomagnetism and Aeronomy. V. 63. № 8. P. 1120‒1135. 2023. https://doi.org/10.1134/S0016793223080200
  19. Solov’ev A.A. Force Free Magnetic Flux Rope with a High Current Density on the Axis // Astronomy Reports. V. 101. № 6. P. 601‒609. 2024. https://doi.org/10.1134/S1063772924700550
  20. Solov’ev A.A., Murawski K. Does the region of flare-energy release work as a vacuum-cleaner? // Astrophys. аnd Space Sci. 2014. V. 350. P. 11–19. 2014. https://doi.org/10.1007/S10509-013-1716-7
  21. Wang H., Cao W., Liu Ch., Xu Y., Liu R., Zeng Zh., Chae J., Ji H. Witnessing magnetic twist with high-resolution observation from the 1.6-m New Solar Telescope // Nature Communications. V. 6: 7008. 2015. https://doi.org/10.1038/ncomms8008

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Изображен отрезок экранированного магнитного жгута радиуса а, ток (большие стрелки) меняет знак на расстоянии от оси, так что . (a) Жгут с сильным током на оси. (б) Жгут с периферийной токовой оболочкой.

Скачать (951KB)
Метаданные
3. Рис. 3. Для функция (8) – – показано азимутальное поле  и продольный ток , который меняет знак при kr = 1.

Скачать (577KB)
Метаданные
4. Рис. 4. Функция потока (пунктирная линия) и распределение продольных токов (сплошная линия) в модели 2 для различных значений параметра m.

Скачать (689KB)
Метаданные
5. Рис. 2. Функция (10). Пунктирная линия – продольное поле при G = 2.5, сплошная – G = Gcrit = 2.0. Отдельно стрелкой показано азимутальное поле .

Скачать (550KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Продольное магнитное поле при m = 2 (вторая модель) и различных G. Сплошная линия – G = , пунктир G = 2. Штрихпунктирная линия – азимутальное поле.

Скачать (638KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Поперечное сечение жгута для случая, когда направление поля на нижнем обходе жгута совпадает с направлением внешнего поперечного поля. Внешняя сила направлена вверх.

Скачать (737KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Направление внешнего поперечного поля совпадает с направлением азимутального поля на верхнем обходе. Образуется магнитный купол, препятствующий подъему жгута.

Скачать (669KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025