Влияние процессов на Солнце и в межпланетной среде на солнечное протонное событие 30.03.2022 г.

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Представлены результаты сравнительного анализа солнечного протонного события 30.03.2022 г., имеющего необычный временной профиль потоков солнечных протонов, с предыдущим и последующим солнечными протонными событиями: 28.03.2022 г. и 02.04.2022 г. Возрастания потоков энергичных протонов в межпланетном и в околоземном пространстве ассоциируются с последовательными солнечными вспышками рентгеновских баллов M4.0, X1.3 и M3.9 и тремя корональными выбросами массы типа гало. Работа сделана по экспериментальным данным, полученным с космических аппаратов, расположенных в межпланетном пространстве (ACE, WIND, STEREO A, DSCOVR), на круговой полярной орбите на высоте 850 км (Метеор-М2) и на геостационарной орбите (GOES-16, Электро-Л2). Предложено объяснение особенностей профиля потока энергичных протонов в солнечном протонном событии 30.03.2022 г.: протоны, ускоренные во вспышке 30.03.2022 г., были частично экранированы межпланетным корональным выбросом массы, источником которого стали взрывные процессы на Солнце 28.03.2022 г.; поздняя регистрация максимальных потоков протонов, одновременная для частиц разных энергий, обусловлена приходом потоков частиц внутри межпланетного коронального выброса массы. Пространственное распределение солнечных протонов на околоземной орбите было подобным распределению в точке Лагранжа L1, но с запаздыванием ~50 мин.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. А. Власова

Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (НИИЯФ МГУ)

Автор, ответственный за переписку.
Email: nav19iv@gmail.com
Россия, Москва

Г. А. Базилевская

Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН)

Email: nav19iv@gmail.com
Россия, Москва

Е. А. Гинзбург

Институт прикладной геофизики им. акад. Е. К. Федорова Росгидромета (ИПГ Росгидромета)

Email: nav19iv@gmail.com
Россия, Москва

Е. И. Дайбог

Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (НИИЯФ МГУ)

Email: nav19iv@gmail.com
Россия, Москва

В. В. Калегаев

Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (НИИЯФ МГУ); Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова (МГУ)

Email: nav19iv@gmail.com

Физический факультет

Россия, Москва; Москва

К. Б. Капорцева

Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (НИИЯФ МГУ); Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова (МГУ)

Email: nav19iv@gmail.com

Физический факультет

Россия, Москва; Москва

Ю. И. Логачев

Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (НИИЯФ МГУ)

Email: nav19iv@gmail.com
Россия, Москва

И. Н. Мягкова

Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (НИИЯФ МГУ)

Email: nav19iv@gmail.com
Россия, Москва

Список литературы

  1. Базилевская Г.А., Дайбог Е.И., Логачев Ю.И. Изолированные события солнечных космических лучей, обусловленные приходом быстрых штормовых частиц (ESP) // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 63. № 4. С. 503−510. 2023. https://doi.org/10.31857/S0016794023600254
  2. Дайбог Е.И., Логачев Ю.И., Кейлер С., Кечкемети К. Серии солнечных событий с одинаковыми спадами как инструмент для выделения квазистационарных состояний межпланетного пространства // Космич. исслед. Т. 42. № 4. С. 376–383. 2004.
  3. Дайбог Е.И., Кечкемети К., Лазутин Л.Л., Логачев Ю.И., Сурова Г.М. 27-дневная периодичность потоков юпитерианских электронов на орбите Земли // Астрон. журн. Т. 94. № 12. С. 1062–1070. 2017. https://doi.org/10.7868/S0004629917120027
  4. Логачев Ю.И., Базилевская Г.А., Власова Н.А., Гинзбург Е.А., Дайбог Е.И., Ишков В.Н., Лазутин Л.Л., Нгуен М.Д., Сурова Г.М., Яковчук О.С. Каталог солнечных протонных событий 24-го цикла солнечной активности (2009−2019 гг.). Москва: МЦД, 970 с. 2022. https://doi.org/10.2205/ESDB-SAD-008
  5. Любимов Г.П. Отражательная модель движения СКЛ в петлевых ловушках // Астрон. циркуляр АН СССР. № 1531. С. 19−20. 1988.
  6. Любимов Г.П., Григоренко Е.Е. Об отражательной модели солнечных космических лучей // Космич. исслед. Т. 45. № 1. С. 12–19. 2007.
  7. Паркер Е.Н. Динамические процессы в межпланетной среде / Под ред. Л.И. Дормана. М.: МИР, 1965.
  8. Bazilevskaya G.A. Once again about origin of the solar cosmic rays // Journal of Physics: Conf. Series. V. 798. P. 012034. 2017. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/798/1/012034/pdf
  9. Bryant D.A., Cline T.L., Desai U.D., McDonald F.B. Explorer 12 observations of solar cosmic rays and energetic storm particles after the solar flare of September 28, 1961 // J. Geophys. Res. V. 67. № 13. P. 4983–5000. 1962. https://doi.org/10.1029/JZ067i013p04983
  10. Burlaga L., Sittler E., Mariani F., Schwenn R. Magnetic Loop Behind an Interplanetary Shock: Voyager, Helios, and IMP 8 Observations // J. Geophys. Res. V. 86. № A8. P. 6673–6684. 1981. https://doi.org/10.1029/JA086iA08p06673
  11. Burlaga L.F. Magnetic clouds and force-free fields with constant alpha // J. Geophys. Res., Space Physics. V. 93. № A7. P. 7217−7224. 1988. https://doi.org/10.1029/JA093iA07p07217
  12. Cane H.V., Reames D.V., von Rosenvinge T.T. The role of interplanetary shocks in the longitude distribution of solar energetic particles // J. Geophys. Res. V. 93. № A9. P. 9555−9567. 1988. https://doi.org/10.1029/JA093iA09p09555
  13. Frassati F., Laurenza M., Bemporad A., West M.J., Mancuso S., Susino R., Alberti T., Romano P. Acceleration of Solar Energetic Particles through CME-driven Shock and Streamer Interaction // Astrophysical Journal. V. 926. № 2. P. 227−246. 2022. https://doi.org/10.3847/1538-4357/ac460e
  14. Gieseler J., Dresing N., Palmroos C. et al. Solar-MACH: An open-source tool to analyze solar magnetic connection configurations // Front. Astronomy Space Sci. V. 9. 2022. https://www.frontiersin.org/journals/astronomy-and-space-sciences/articles/10.3389/fspas.2022.1058810/full
  15. Kahler S.W., Sheeley Jr. N.R., Howard R.A., Koomen M.J., Michels D.J., McGuire R.E., von Rosenvinge T.T., Reames D.V. Associations between coronal mass ejections and solar energetic proton events // J. Geophys. Res. V. 89. № A11. P. 9683−9693. 1984. https://doi.org/10.1029/JA089iA11p09683
  16. Kahler S.W., Reames D.V. Probing the Magnetic Topologies of Magnetic Clouds by Means of Solar Energetic Particles // J. Geophys. Res. V. 96. № A6. P. 9419−9424. 1991. https://doi.org/10.1029/91JA00659
  17. Kecskeméty K., Daibog E.I., Logachev Y.I., Kóta J. The decay phase of solar energetic particle events // J. Geophys. Res. V. 114. № A6. 2009. https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1029/2008JA013730
  18. Klein K.-L., Dalla S. Acceleration and Propagation of Solar Energetic Particles // Space Sci. Rev. V. 212. P. 1107–1136. 2017. https://link.springer.com/article/10.1007/s11214-017-0382-4
  19. Kocharov L., Kovaltsov G.A., Torsti J., Huttunen-Heikinmaa K. Modeling the solar energetic particle events in closed structures of interplanetary magnetic field // J. Geophys. Res. V. 110. № A12. 2005. https://doi.org/10.1029/2005JA011082
  20. Lepping R.P., Jones J.A., Burlaga L.F. Magnetic Field Structure of Interplanetary Magnetic Clouds at 1 AU // J. Geophys. Res. V. 95. № A8. P. 11957−11965. 1990. https://doi.org/10.1029/JA095iA08p11957
  21. Marqué C., Posner A., Klein K.L. Solar energetic particles and radio-silent fast coronal mass ejections // Astrophys. J. V. 642. P. 1222–1235. 2006. https://iopscience.iop.org/article/10.1086/501157
  22. Masson S., Démoulin P., Dasso S., Klein K.-L. The interplanetary magnetic structure that guides solar relativistic particles // Astron. & Astrophys. V. 538. № A32. 2012. https://doi.org/10.1051/0004-6361/201118145
  23. Meyer P., Parker E.N., Simson J.A. Solar Cosmic Rays of February, 1956 and Their Propagation through Interplanetary Space // Phys. Rev. V. 104. № 3. P. 768-783. 1956. https://journals.aps.org/pr/pdf/10.1103/PhysRev.104.768?casa_token=_yHvEAClLcEAAAAA%3AN2b4irIb6lbxj2NRvyjazm_9GMXbDKcHv9Y_ecZcJZzI_q0ZDfqSlQOwNxV7QCcsWNn_7OfaXp2VqmgB
  24. Owens A.J. Interplanetary diffusion of solar cosmic rays—A new approximate analytic solution // J. Geophys. Res. V. 84. № A8. P. 4451 – 4456. 1979. https://doi.org/10.1029/JA084iA08p04451
  25. Pal S., Dash S., Nandy D. Flux erosion of magnetic clouds by reconnection with the Sun’s open flux // Geophys. Res. Lett. V. 47. № 8. e2019GL086372. 2020. https://doi.org/10.1029/2019GL086372
  26. Reames D.V. Solar energetic particles: A paradigm shift // Rev. Geophys. V. 33. S1. P. 585−589. 1995. https://doi.org/10.1029/95RG00188
  27. Reames D.V. The two sources of solar energetic particles // Space Science Reviews. V. 175. P. 53–92. 2013. https://doi.org/10.1007/s11214-013-9958-9
  28. Reames D.V. Solar Energetic Particles. A Modern Primer on Understanding Sources, Acceleration and Propagation / Part of the book series: Lecture Notes in Physics (LNP, volume 932) 2017.
  29. Reames D.V. How Do Shock Waves Define the Space-Time Structure of Gradual Solar Energetic Particle Events? // Space Science Reviews. V. 219. A14. 2023. https://doi.org/10.1007/s11214-023-00959-x
  30. Reinard A.A., Biesecker D.A. Coronal mass ejection associated coronal dimmings // Astrophys. J. V. 674. P. 576−585. 2008. https://iopscience.iop.org/article/10.1086/525269
  31. Richardson I.G. Energetic particles and corotating interaction regions in the solar wind // Space Science Reviews. V. 111. P. 267–376. 2004. https://doi.org/10.1023/B:SPAC.0000032689.52830.3e
  32. Richardson I.G. Solar wind stream interaction regions throughout the heliosphere // Living Reviews in Solar Phys. V. 15. A1. 2018. https://doi.org/10.1007/s41116-017-0011-z
  33. Shen C., Wang Y., Ye P., Wang S. Enhancement of Solar Energetic Particles During a Shock – Magnetic Cloud Interacting Complex Structure // Solar Phys. V. 252. P. 409–418. 2008. https://link.springer.com/article/10.1007/s11207-008-9268-7
  34. Tan L.C., Malandraki O.E., Reames D.V., Ng C.K., Wang L., Dorrian G. Use of incident and reflected solar particle beams to trace the topology of magnetic clouds // Astrophys. J. V. 750. № 2. P. 146−167. 2012. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0004-637X/750/2/146/meta
  35. Torsti J., Riihonen E., Kocharov L. The 1998 May 2–3 magnetic cloud: an interplanetary “highway” for solar energetic particles observed with SOHO/ERNE // Astrophys. J. V. 600. P. L83–L86. 2004. https://iopscience.iop.org/article/10.1086/381575
  36. Vlasova N.A., Bazilevskaya G.A., Ginzburg E.A., Daibog E.I., Kalegaev V.V., Kaportseva K.B., Logachev Yu.I., Myagkova I.N. Solar Energetic Proton Fluxes in Near-Earth Space on March 13–23, 2023 // Cosmic Res. V. 62. № 2. C. 197−209. 2024. https://link.springer.com/article/10.1134/S0010952523600282
  37. Vörös Z., Varsani A., Yordanova E., Sasunov Y.L., Roberts O.W., Kis Á., Nakamura R., Narita Y. Magnetic reconnection within the boundary layer of a magnetic cloud in the solar wind // Journal of Geophysical Research: Space Physics. V. 126. № 9. e2021JA029415. 2021. https://doi.org/10.1029/2021JA029415
  38. Wu S.-S., Qin G. Magnetic Cloud and Sheath in the Ground-level Enhancement Event of 2000 July 14. I. Effects on the Solar Energetic Particles // Astrophys. J. V. 904. № 2. P. 151−159. 2020. https://doi.org/10.3847/1538-4357/abc0f2
  39. Zhang M., Cheng L., Zhang J., Riley P., Kwon R.Y., Lario D., Balmaceda L., Pogorelov N.V. A Data-driven, Physics-based Transport Model of Solar Energetic Particles Accelerated by Coronal Mass Ejection Shocks Propagating through the Solar Coronal and Heliospheric Magnetic Fields // Astrophys. J.: Supplement Series. V. 266. № 2. P. 35−54. 2023. https://doi.org/10.3847/1538-4365/accb8e

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Временные профили 27.03.2022−05.04.2022 г.: (а) − плотности потока рентгеновского излучения Солнца с длиной волны 0.1−0.8 нм и (б) − потоков солнечных протонов по данным ИСЗ GOES-16, (в) − скорости и плотности солнечного ветра и (г) − модуля и Bx-компоненты ММП по данным КА DSCOVR.

Скачать (506KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Временные профили потоков солнечных протонов 27.03.2022−05.04.2022 г.: (а) − с E > 10 МэВ и E > 30 МэВ по данным КА ACE; (б) − с E = 10‒160 МэВ по данным ИСЗ Метеор-М2; (в) − с E = 9−20 МэВ и E = 20−40 МэВ по данным ИСЗ Электро-Л2.

Скачать (397KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Временные профили потоков протонов по данным ИСЗ GOES-16: (а) − с 11:00 UT 28.03.2022 г. до 11:00 UT 29.03.2022 г., (б) − с 17:00 UT 30.03.2022 г. до 17:00 UT 31.03.2022 г., (в) − с 13:00 UT 02.04.2022 г. до 13:00 UT 03.04.2022 г.

Скачать (655KB)
Метаданные
5. Рис. 4. (а) − Временные профили потоков протонов с Е = 28−72 МэВ по данным КА WIND и с Е = 40−60 МэВ КА STEREO A с 27.03.2022 г. по 01.04.2022 г. (б) − Схема расположения КА STEREO A и Земли 30.03.2022 г. (https://solar-mach.github.io/).

Скачать (392KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Временные профили с 16:00 UT 30.03.2022 г. до 14:00 UT 01.04.2022 г.: (а) − скорости и плотности солнечного ветра по данным КА DSCOVR; (б) − модуля B и Bx и (в) − By- и Bz-компонент ММП по данным КА DSCOVR; потоков солнечных протонов с энергией >10 и >30 МэВ по данным (г) − КА ACE и (д) ИСЗ GOES-16.

Скачать (490KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Временные профили показателя степенного энергетического спектра потоков протонов (верхняя кривая) и потоков протонов c E > 10, 60 и 100 МэВ по данным ИСЗ GOES-16 30−31.03.2022 г.: 1 – начало возрастания потока протонов >10 МэВ, 2 − >60 МэВ, 3 – приход ударного фронта.

Скачать (107KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025