Исследование связи крупномасштабных процессов на солнце с развитием корональных выбросов масс и солнечных вспышек

Для долгосрочного прогнозирования споради ческой активности Солнца представляет интерес исследование возможных взаимосвязей между моментом наступления мощных эруптивных про цессов на Солнце и долговременной эволюцией наблюдаемых крупномасштабных структур типа корональных дыр и т . п . В настоящее время хо рошо известно , что межпланетное магнитное поле ( ММП ) имеет секторную структуру с полями по ложительной и отрицательной полярности , кото рые чередуются с цикличностью , почти совпа дающей с периодом вращения Солнца [1, 2]. В период спада солнечного цикла наблюдается ре куррентная двухсекторная структура , в период около минимума часто наблюдается рекуррентная четырехсекторная структура [3, 4]. В течение од ного оборота Солнца может наблюдаться различ ное количество потоков высокоскоростного сол нечного ветра ( СВ ), связанного с четырехсектор ной структурой ММП . Ранее нами было приведе но исследование секторной структуры потоков СВ в течение первых восьми месяцев 2005 г . [5], ко гда существовала довольно стабильная четырех секторная структура ММП , которой соответство вало три высокоскоростных потока СВ .

В данной работе анализировалась секторная структура ММП и потоки высокоскоростного СВ , связанные с долгоживущими крупномасштабными структурами на Солнце , до и после мощных эруп тивных событий за период с 2002 по 2007 г . Рас сматривались эруптивные события октября – ноября 2003, ноября 2004, января , мая и сентября 2005 и декабря 2006 г . В работе использовались значения параметров СВ и ММП , которые регистрирова лись на космическом аппарате ( КА ) АСЕ . Для оп ределения структуры солнечного магнитного поля анализировались карты коронального магнитного поля , взятые с сайта обсерватории им . Джона Вилкокса . Параметры корональных дыр ( КД ) оп ределялись по ежедневным снимкам Солнца с КА SOHO/ EIT на длине волны 284 Å.

Полученные результаты и обсуждение

На фазе спада 23 цикла с середины 2002 г . и до се редины 2004 г . существовала стабильная двухсектор ная структура ММП . Особенностью этого периода является явно выраженная долготная асимметрия [6]. Размеры южной КД , значения скорости СВ , связанные с положительным сектором фотосферного магнитного поля ( отрицательная B _x - компонента ММП на рис . 1), существенно больше , чем связанные с отрицательным сектором ( B _x - компонента ММП положительной по лярности на рис . 1).

В октябре – ноябре 2003 г . наблюдалось несколько эруптивных событий (28.10.03 и 18.11.03), которые привели к сильным геомагнитным возмущениям на Земле ( D _st = –363 нТл и D _st = –422 нТл ). Источники сильных спорадических возмущений были связаны или с секторной границей , или с отрицательным сек тором фотосферного магнитного поля ( B _x - компонента ММП положительной полярности на рис . 1). Сектор ная структура ММП и крупномасштабные структуры на Солнце практически не меняются вплоть до сере дины 2004 г . В работе [4] отмечается , что с мая 2004 г . началась медленная перестройка двухсекторной структуры ММП в четырехсекторную . Перестройка секторной структуры происходит в течение июня – октября 2004 г . Во время и после перестройки , в июле и ноябре 2004 г ., наблюдалось несколько мощных эруптивных событий (28.07.04 и 07.08.11.04), которые

300 4 Illi I + I I I I IM M I МММ 0 I I I- I I I -0

Рис . 1. Значения скорости СВ ( черная кривая ), B _х - компоненты ММП ( серая кривая ) и площади КД ( черная штриховая кривая ) за оборот Бартельса [7]. Площади КД сдвинуты на 4 сут относительно парамет ров СВ и ММП . Все значения уср еднены за период с июня 2002 по июнь 2004 г .

вызвали сильные геомагнитные бури на Земле ( D _st = = –197 нТл , D _st = –387 нТл ). Четырехсекторная структура ММП , которой соответствовало три высо коскоростных потока СВ ( рис . 2), существовала при близительно с октября 2004 по сентябрь 2005 г . В те чение одного оборота Солнца на околоземной орбите регистрировались два высокоскоростных потока СВ , связанные с В _х - компонентой ММП положительной полярности , и один – с отрицательной ( рис . 2).

В течение 2005 г . помимо рекуррентных явле ний , связанных с КД и обеспечивающих частичную периодичность потоков СВ ( рис . 2), наблюдались серии вспышек и корональных выбросов масс в ян варе , мае , августе и сентябре 2005 г ., которые при вели к сильным геомагнитным бурям ( D _st = –121, D st = –263, D st = –216 и D st = –216). В работе [4] отмечается , что источники этих геомагнитных возмущений , кроме одного , были связаны с узким положительным сектором фотосферного магнитного поля ( отрицательные значения B _x - компоненты ММП , на рис . 2 этот сектор связан с днями с 16 по 17 оборота Бартельса ). Возможно , в связи с эруп тивными событиями в этом секторе фотосферного поля происходят изменения в секторной структуре ММП и высокоскоростных потоках СВ с октября 2005 по март 2006 г ., что отмечалось в работе [5]. В это время периодически наблюдались то двухсек торная , то четырехсекторная структуры .

В результате с марта 2006 г . вновь устанавлива ется стабильная четырехсекторная структура , кото рая существовала до марта 2007 г . ( рис . 3). Несмот ря на то , что четырехсекторная структура ММП со хранилась , связь между секторами ММП и высоко скоростными потоками СВ изменилась .

Рис . 2. Значения скорости СВ ( черная кривая ), B _х - компоненты ММП ( серая кривая ) и площади КД ( чер ная пунктирная кривая ) за оборот Бартельса . Все значения усреднены за период с октября 2004 по сентябрь 2005 г .

Рис . 3. Значения скорости СВ ( черная кривая ), B _х - компоненты ММП ( серая кривая ) и площади КД ( чер ная пунктирная кривая ) за оборот Бартельса . Все значения усреднены за период с марта 2006 по март 2007 г .

За один оборот Солнца у Земли регистрирова лись два кластера высокоскоростного СВ , связанные с В _х - компонентой ММП положительной полярности , и один – связанный с В _х - компонентой ММП отрица тельной полярности ( рис . 3). Наблюдаемое в декаб ре 2006 г . мощное эруптивное событие вызвало лишь локальные изменения в секторной структуре ММП . Только с марта 2007 г . началась перестройка четырехсекторной структуры ММП в двухсекторную структуру , которая закончилась в августе 2007 г .

Заключение

Изменение секторной структуры и структуры потоков СВ происходит в среднем в течение 5–6 оборотов Солнца , что согласуется с другими иссле дованиями [3]. Установить надежную связь между мощными эруптивными событиями и изменениями в крупномасштабных долгоживущих структурах на Солнце , а также в ММП и в потоках СВ на фазе спада и минимума 23 солнечного цикла не удается из - за бедной и противоречивой статистики . В одних случаях секторная структура ММП и крупномас штабные структуры на Солнце практически не ме няются , например в мощных эруптивных событиях октября – ноября 2003 и декабря 2006 г . В других случаях происходят изменения в секторной структуре ММП и в связанных с ней потоках СВ , например в событиях июля , ноября 2004 и сентября 2005 г .

Исследование поддержано грантами РФФИ № 07-01-00651, 06-05-64500 и 07-02-00147.