Аномальні профілі стокса фотосферних ліній в області хромосферних подвійних потоків в околі сонячної пори. ІІ. Фотосферні моделі

1Кондрашова, НМ
1Головна астрономічна обсерваторія Національної академії наук України, Київ, Україна
Рубрика: Фізика Сонця
Мова: російська
Анотація: 

Представлено термодинамічні параметри та параметри фотосферного магнітного поля в області хромосферних подвійних потоків в околі невеликої пори в активній області NOAA 11024. Подвійні потоки, які з’явилися в області аномальних профілів Стокса V фотосферних ліній, були пов’язані з виходом нового маломасштабного магнітного потоку позитивної полярності. Напівемпіричні фотосферні моделі отримано методом інверсії за допомогою програми SIR [Ruiz Cobo, del Toro Iniesta. Astrophys. J. 1992. 398. P. 375]. Кожна модель містить два компоненти: дві тонкі трубки магнітного потоку різної полярності. У першому компоненті магнітний потік має негативну полярність, у другому — позитивну. Для моделювання використано профілі Стокса фотосферних ліній Fe I λ 630.15, 630.25, 630.35 нм і Ti I λ 630.38 нм зі спектрополяриметричних спостережень на франко-італійському телескопі THEMIS (о. Тенеріфе, Іспанія). Отримано залежності температури, променевої швидкості, кута нахилу вектора магнітного поля і азимутального кута у трубках від висоти, а також значення напруженості магнітного поля і макротурбулентної швидкості. Виявлено часові варіації всіх параметрів фотосфери. Новий магнітний потік виходив в області змішаних полярностей і супроводжувався прогрівом фотосфери і хромосфери. Отримані моделі магнітних силових трубок показують підвищення температури на 400 К у верхніх шарах фотосфери порівняно з температурою у моделі спокійного Сонця. Вони свідчать про складну, неоднорідну дрібномасштабну структуру магнітного поля і поля швидкостей. Напруженість магнітного поля у трубках змінюється у межах від 0.03 до 0.13 Тл протягом аналізованого періоду спостережень. Кути нахилу вектора магнітного поля і азимутальні кути сильно розрізняються у магнітних силових трубках і змінюються з часом. Променева швидкість не перевищує 2 км/с. У першому компоненті моделей у нижніх шарах фотосфери переважають низхідні, а у верхніх висхідні потоки. У другому компоненті моделі показують підйом речовини в верхніх шарах фотосфери. Макротурбулентна швидкість у більшості випадків перевищує її величину для незбуреної фотосфери. Швидкість більше в другому компоненті моделей. Вихід нового маломасштабного магнітного потоку міг призвести до початку магнітних перез’єднань та виникнення мікроспалаху.

Ключові слова: міра дисперсії, міра обертання, міра розсіювання, поляризація, пульсар
References: 

1. Bernasconi P. N., Keller C. U., Solanki S. K., Stenflo J. O. Complex magnetic fields in an active region. Astron. and Astrophys. 1998. 329. P. 704—720.

2. Brants J. J. High-resolution spectroscopy of active regions. III — Relations between the intensity, velocity, and magnetic structure in an emerging flux region. Solar Phys. 1985. 98. P. 197—217.

3. Buöhler D., Lagg A., Solanki S. K., van Noort M. Properties of solar plage from a spatially coupled inversion of Hinode SP data. Astron. and Astrophys. 2015. 576. id. A27. 19 p.

4. Carroll T. A., Kopf M. The meso-structured magnetic atmosphere. A stochastic polarized radiative transfer approach. Astron. and Astrophys. 2007. 468. N 1. P. 323—339.

5. Centeno R., Blanco Rodriguez J., Del Toro Iniesta, et al. A tale of two emergences: Sunrise II observations of emergence sites in a solar active region. Astrophys. J. Suppl. Ser. 2017. 229. N 1. article id. 3. 12 p.

6. Centeno R., Socas-Navarro H., Lites B., et al. Emergence of small-scale magnetic loops in the quiet-Sun internetwork. Astrophys. J. 2007. 666. N 2. P. L137—L140.

7. Choudhary D. P., Balasubramaniam K. S. Multiheight properties of moving magnetic features. Astrophys J. 2007. 664, N 2. P. 1228—1233.

8. Danilovic S., Beeck B., Pietarila A., et al. Transverse component of the magnetic field in the solar photosphere observed by SUNRISE. Astrophys. J. Lett. 2010. 723. N 2. P. L149—L153.

9. Degenhardt D. Stationary siphon flows in thin magnetic flux tubes. II — Radiative heat exchange with the surroundings. Astron. and Astrophys. 1991. 248. N. 2. P. 637—646.

10. Deinzer W., Hensler G., Schüssler M., Weisshaar E. Model calculations of magnetic flux tubes. I. Equations and method. Astron. and Astrophys. 1984. 139. N. 2. P. 426—434.

11. Deinzer W., Hensler G., Schüssler M., Weisshaar E. Model calculations of magnetic flux tubes. II. Stationary results for solar magnetic elements. Astron. and Astrophys. 1984. 139. N. 2. P. 435—449.

12. Dominguez Cerdeña I., Sánchez Almeida J., Kneer F. Quiet Sun magnetic fields from simultaneous inversions of visible and infrared spectropolarimetric observations. Astrophys. J. 2006. 646. N 2. P. 1421—1435.

13. Fischer C. E., Keller C. U., Snik F., et al. Unusual Stokes V profiles during flaring activity of a delta sunspot. Astron. and Astrophys. 2012. 547. id. A34. 12 p.

14. Franz M., Collados M., Bethge C., et al. Magnetic fields of opposite polarity in sunspot penumbrae. Astron. and Astrophys. 2016. 596. id. A4. 13 p.

15. Franz M., Schlichenmaier R. The velocity field of sunspot penumbrae. II. Return flow and magnetic fields of opposite polarity. Astron. and Astrophys. 2013. 550. id. A97. 10 p.

16. Frazier E. N., Stenflo J. O. On the small-scale structure of solar magnetic fields. Solar Phys. 1972. 27. N 2. P. 330—346.

17. Gadun A. S., Solanki S. K., Sheminova V. A., Ploner S. R. O. A formation mechanism of magnetic elements in regions of mixed polarity. Solar Phys. 2001. 203. N 1. P. 1—7.

18. Gingerich O., Noyes R. W., Kalkofen W., Cuny Y. The Harvard-Smithsonian Reference Atmosphere. Solar Phys. 1971. 18. N 3. P. 347—365.

19. Gomory P., Beck C., Balthasar H., et al. Magnetic loop emergence within a granule. Astron. and Astrophys. 2010. 511. id. A14, 10 p.

20. Grossmann-Doerth U., Schüssler M., Sigwarth M., Steiner O. Strong Stokes V asymmetries of photospheric spectral lines: What can they tell us about the magnetic field structure? Astron. and Astrophys. 2000. 357. P. 351-358.

21. Guglielmino S. L., Martinez Pillet V., Bonet J. A., et al. The frontier between small-scale bipoles and ephemeral regions in the solar photosphere: emergence and decay of an intermediate-scale bipole observed with SUNRISE/IMaX. Astrophys. J. 2012. 745. N 2, article id. 160, 12 p.

22. Hasan S. S. Convective instability in a solar flux tube. II. Nonlinear calculations with horizontal radiative heat transport and finite viscosity. Astron. and Astrophys. 1985. 143. N. 1. P. 39—45.

23. Ishikawa R., Tsuneta S. Comparison of transient horizontal magnetic fields in a plage region and in the quiet Sun. Astron. and Astrophys. 2009. 495. P. 607—612.

24. Ishikawa R., Tsuneta S., Ichimoto K., et al. Transient horizontal magnetic fields in solar plage regions. Astron. and Astrophys. 2008. 481. P. 25—28.

25. Khomenko E. V., Collados M., Solanki S. K., et al. Quiet-Sun inter-network magnetic fields observed in the infrared. Astron. and Astrophys. 2003. 408. N 2. P. 1115— 1135.

26. Khomenko E. V., Shelyag S., Solanki S. K., Vögler A. Stokes diagnostics of simulations of magnetoconvection of mixed-polarity quiet-Sun regions. Astron. and Astrophys. 2005. 442. N 3. P. 1059—1078.

27. Kondrashova N. N. Abnormal Stokes profiles of the photospheric lines in the region of chromospheric dual flows in the surroundings of a solar pore. Kinematics and Physics of Celestial Bodies. 2018. 34. N 2. P. 53—67.

28. Kubo M., Chye Low B., Lites B. W. Unresolved mixed polarity magnetic fields at flux cancellation site in solar photosphere at 0.3” spatial resolution. Astrophys. J. Lett. 2014. 793. N 1. article id. L9. 5 p.

29. Lagg A., Solanki S. K., Doerr H.-P., et al. Probing deep photospheric layers of the quiet Sun with high magnetic sensitivity. Astron. and Astrophys. 2016. 596. id A6. 13 p.

30. Leiko U. M., Kondrashova N. N. The chromospheric line-of-sight velocity variations in a solar microflare. Adv. Space Res. 2015. 55. N 3. P. 886—890.

31. Leiko U. M., Kondrashova N. N. Dual chromospheric flows in the vicinity of a small pore. Kinematics and Physics of Celestial Bodies. 2017. 33. N 3. P. 25—40.

32. Lites B. W., Skumanich A., Martinez Pillet V. Vector magnetic fields of emerging solar flux. I. Properties at the site of emergence. Astron. and Astrophys. 1998. 333. P. 1053—1068.

33. Martinez González M. J., Bellot Rubio L. R. Emergence of small-scale magnetic loops through the quiet solar atmosphere. Astrophys. J. 2009. 700. N 2. P. 1391—1403.

34. Martinez González M. J., Bellot Rubio L. R, Solanki S. K., et al. Resolving the internal magnetic structure of the solar network. Astrophys. J. Lett. 2012. 758: L40. 5 p.

35. Narayan G. Transient downflows associated with the intensification of small-scale magnetic features and bright point formation. Astron. and Astrophys. 2011. 529. id. A79. 12 p.

36. Osherovich V. A. A new magneto-hydrostatic theory of sunspots. Solar Phys. 1982. 77. P. 63—68.

37. Ploner S. R. O., Schüssler M., Solanki S. K., et al. The formation of one-lobed Stokes V profiles in an inhomogeneous atmosphere. Advanced Solar Polarimetry — Theory, Observation, and Instrumentation, ASP Conf. Proc. 2001. 236. / Ed M. Sigwarth. — San Francisco: Astronomical Society of the Pacific. 2001. P. 371—378.

38. Quintero Noda C., Borrero J. M., Orozco Suárez D., Ruiz Cobo B. High speed magnetized flows in the quiet Sun. Astron. and Astrophys. 2014. 569. id. A73. 13 p.

39. Rezaei R., Schlichenmaier R., Schmidt W., Steiner O. Opposite magnetic polarity of two photospheric lines in single spectrum of the quiet Sun. Astron. and Astrophys. 2007. 469. N 1. P. L9—L12.

40. Rüedi I., Solanki S. K., Livingston W., Stenflo J. O. Infrared lines as probes of solar magnetic features. III. Strong and weak magnetic fields in plages. Astron. and Astrophys. 1992. 263. N 1/2. P. 323—338.

41. Ruedi I., Solanki S. K., Rabin D. Infrared lines as probes of solar magnetic features. IV. Discovery of a sifon flows. Astron. and Astrophys. 1992. 261. N 2. P. L21—L24.

42. Ruiz Cobo B., del Toro Iniesta J. C. Inversion of Stokes profiles. Astrophys. J. 1992. 398. P. 375—385.

43. Sainz Dalda A., Martinez-Sykora J., Bellot Rubio L., Title A. Study of single-lobed circular polarization profiles in the quiet Sun. Astrophys. J. 2012.748:38. 23 p.

44. Sanchez Almeida J., Landi Degl’Innocenti E., Martinez Pillet V., Lites B. W. Line asymmetries and the microstructure of photospheric magnetic fields. Astrophys. J. 1996. 466. P. 537—548.

45. Sánchez Almeida J., Lites B. W. Physical properties of the solar magnetic photosphere under the MISMA hypothesis. II. Network and internetwork fields at the disk center. Astrophys. J. 2000. 532. P. 1215—1229.

46. Sankarasubramanian K., Rimmele T. Bisector analysis of Stokes profiles: effects due to gradients in the physical parameters. Astrophys. J. 2002. 576. N 2. P. 1048—1063.

47. Scharmer G. B., de la Cruz Rodriguez J., Sütterlin P., Henriques V. M. J. Opposite polarity field with convective downflow and its relation to magnetic spines in a sunspot penumbra. Astron. and Astrophys. 2013. 553. id. A63. 15 p.

48. Shchukina N., Trujillo Bueno J. The iron line formation problem in three-dimensional hydrodynamic models of solar-like photospheres. Astrophys. J. 2001. 550. N 2. P. 970—990.

49. Sheminova V. A. On the origin of the extremely asymmetric Stokes V profiles in an inhomogeneous atmosphere. . 2005. P. 1—23. arXiv:0902.2940

50. Shimizu T., Lites B. W., Katsukawa Y., et al. Frequent occurrence of high-speed local mass downflows on the solar surface. Astrophys. J. 2008. 680. N 2. P. 1467—1476.

51. Sigwarth M. Properties and origin of asymmetric and unusual Stokes V profiles observed in solar magnetic fields. Astrophys. J. 2001. 563. N 2. P. 1031—1044.

52. Sigwarth M., Balasubramaniam K. S., Knölker M., Schmidt W. Dynamics of solar magnetic elements. Astron. and Astrophys. 1999. 349. P. 941—955.

53. Spruit H. C. Convective collapse of flux tubes. Solar Phys. 1979. 61. P. 363—378.

54. Steiner O., Pneuman G. W., Stenflo J. O. Numerical models for solar magnetic fluxtubes. Astron. and Astrophys. 1986. 170. N. 1. P. 126—137.

55. Stenflo J. O. Magnetic-field structure of the photospheric network. Solar Phys. 1973. 32. P. 41—63.

56. Stenflo J. O. Small-scale solar magnetic fields. / Basic Mechanisms of Solar Activity (Proceedings from IAU Symposium N. 71 held in Prague, Czechoslovakia, 25-29 August 1975) / Eds V. Bumba and J. Kleczek. International Astronomical Union. Symposium N. 71. Dordrecht — Holland. Boston: D. Reidel Pub. Co., 1976. P. 69—99.

57. Thomas J. H. Siphon flows in isolated magnetic flux tubes. Astrophys. J. 1988. 333. Part 1. P. 407—419.

58. Thomas J. H., Montesinos B. Siphon flows in isolated magnetic flux tubes. IV — Critical flows with standing tube shocks. Astrophys. J. 1991. 375. P. 404—413.

59. Valori G., Green L. M., Démoulin P., et al. Nonlinear force-free extrapolation of emerging flux with a global twist and serpentine fine structures. Solar Phys. 2012. 278. N 1. P. 73—97.

60. Vargas Dominguez S., van Driel-Gesztelyi L., Bellot Rubio L. R. Granular-scale elementary flux emergence episodes in a solar active region. Solar Phys. 2012. 278. N 1. P. 99—120.

61. Viticchié B. On the polarimetric signature of emerging magnetic loops in the quiet Sun. Astrophys. J. Lett. 2012. 747. N 2. article id. L36. 5 p.

62. Viticchié B., Sánchez Almeida J. Asymmetries of the Stokes V profiles observed by HINODE SOT/SP in the quiet Sun. Astron. and Astrophys. 2011. 530. id. A14. 10 p.

63. Viticchié B., Sánchez Almeida J., Del Moro D, Berrilli F. Interpretation of HINODE SOT/SP asymmetric Stokes profiles observed in the quiet Sun network and internetwork. Astron. and Astrophys. 2011. 526. id. A60. 13 p.

64. Xu Z., Lagg A., Solanki S. K. Magnetic structures of an emerging flux region in the solar photosphere and chromosphere. Astron. and Astrophys. 2010. 520. id. A77. 13 p.

65. Zayer I., Solanki S. K., Stenflo J. O. The internal magnetic field distribution and the diameters of solar magnetic elements. Astron. and Astrophys. 1989. 211. N. 2. P. 463—475.