Рух фотосферної речовини на ділянці активної області з двома бомбами Еллермана

Heading: 
Фізика Сонця
1Пасечник, ММ
1Головна астрономічна обсерваторія Національної академії наук України, Київ, Україна
Kinemat. fiz. nebesnyh tel (Online) 2019, 35(2):3-27
https://doi.org/10.15407/kfnt2019.02.003
Start Page: Фізика Сонця
Мова: російська
Анотація: 

Представлено результати аналізу особливостей змін променевих швидкостей плазми в різних шарах фотосфери активної області NOAA 11024 під дією двох бомб Еллермана (БЕ-1 і БЕ-2), які виникли і розвивалися. Спектральні дані з високою просторовою та часовою роздільністю було отримано на франкоіталійському сонячному телескопі THEMIS 4 липня 2009 р. Час спостережень склав 20 хв. У день спостережень АО перебувала на стадії різкого зростання активності, і бомби Еллермана розвивалися в області одного з трьох магнітних потоків, що виходили в цей час. Під час наших спостережень БЕ-1 перебувала на стадії затухання, а яскравість БЕ-2 збільшувалася. Використано ділянку спектру ≈ 630 нм, яка включає фотосферні лінії, що формуються у великому діапазоні висот: лінії нейтрального заліза Fe I 630.15, 630.25, 630.35 нм та лінію титану Ti I 630.38 нм. Визначено і проаналізовано зміни швидкості і напрямку руху речовини в областях бомб Еллермана та їхніх найближчих околиць на різних рівнях фотосфери та на різних стадіях розвитку БЕ. Дослідження показали, що на всіх рівнях фотосфери АО відбувався переважно підйом речовини. При цьому в місцях розташування БЕ спостерігалося помітне зменшення величини променевих швидкостей Vпр і амплітуди їхніх коливань. Ймовірно, зверху йшли потоки речовини, які зменшували швидкість висхідного руху плазми. Це вказує на те, що дрібномасштабні низхідні рухи, викликані магнітними перез’єднаннями, накладалися на великомасштабний висхідний рух плазми нового магнітного потоку. Цей висновок підтверджує і форма профілів фотосферних ліній. Профілі сильних ліній мали червону асиметрію. Швидкість речовини, визначена за зміщенням компонента, який добре виділявся у червоному крилі профілів лінії Fe I  630.35 нм, сягала 2 км/с. Такий розподіл Vпр в областях БЕ вказує на те, що вони складалися з декількох струменів, які рухались з різними швидкостями і в різних напрямках. У центральній частині БЕ-1 та БЕ-2 у верхньому шарі фотосфери променева швидкість змінювалася у межах –1...0 та –1...0.2 км/с, в нижньому шарі фотосфери — у межах –1.6...–0.2 км/с та –1.1...0.25 км/с відповідно. В околицях бомб Еллермана зміни Vпр мали коливальний характер, інтервал між коливаннями становив близько 5 хв. В областях БЕ картина квазіпериодичних коливань Vпр порушувалася, у багатьох випадках вони відбувалися у протифазі. На основі проведених досліджень можна зробити висновок, що збудження, викликане імпульсним виділенням енергії в результаті послідовних магнітних перез’єднань, пов’язаних з виходом нового магнітного потоку, поширилося з області БЕ-1 вздовж магнітної петлі і ви­кликало появу БЕ-2, потім вони розвивалися як фізично пов’язана пара. Вивчені особливості зміни променевих швидкостей хромосферної та фотосферної речовини вказує на те, що під час розвитку БЕ спостерігався різноспрямований рух — в нижньому шарі хромосфери речовина рухалася вгору, а також утворилися потоки, які рухалися вниз, зменшуючи швидкість висхідного руху плазми на рівні фотосфери. Такий розподіл швидкостей могли викликати магнітні перез’єднання, які відбувалися в шарі між верхньою фотосферою та нижньою хромосферою, де формувалося ядро лінії Нα.
Ключові слова: бомби Еллермана, променеві швидкості, Сонце, спектральне дослідження, фотосфера

Повний текст (PDF)

References: 

1. Gurtovenko E. A., Kostyk R. I. (1989). Fraungoferov spektr i sistema solnechnykh sil oscillyatorov. K.: Naukova Dumka, 200 p. (in Russian)

2. Koval' A. N. (1964). O dvizheniyakh, svyazannykh s usami. Izvestiya KrAO. 32. P. 32—37. (in Russian)

3. Kostyk R. I., Shchukina N. G. Pyatiminutnye kolebaniya i tonkaya struktura fotosfery Solntsa. I. Kinematika i fizika nebesnykh tel. 1999. 15(1). C. 25— 37. (in Russian)

4. Kostyk R. I., Shchukina N. G. Pyatiminutnye kolebaniya i tonkaya struktura fotosfery Solntsa. II. Kinematika i fizika nebesnykh tel. 1999. 15(2). C. 135—144. (in Russian)

5. Kostyk R. I., Shchukina N. G. Tonkaya struktura konvektivnykh dvizheniy v fotosfere Solntsa: nablyudeniya i teoriya. Astronomicheskii zhurnal. 2004. 81(9). P. 846—858. (in Russian)

6. Pasechnik M. N. (2014). Plasma motions in the solar loop of emerging magnetic flux. Kinematics Phys. Celestial Bodies.  30(4). P. 161—172.

7. Pasechnik M. N. (2016). Spectral study of a pair of Ellerman bombs. Kinematics Phys. Celestial Bodies. 2016. 32(2). P. 55—69.

8. Pasechnik M. N. (2018). Spectral Study of Ellerman Bombs. Photosphere. Kinematics Phys. Celestial Bodies. 2018. 34(2). C. 68—81.

9. Severnyy A. B. (1957). Nekotoryye rezul'taty issledovaniya nestatsionarnykh protsessov na Solntse. Astronomicheskii zhurnal. 34. S. 684—693. (in Russian)

10. Archontis V., Hood A. W. (2009). Formation of Ellerman bombs due to 3D flux emergence. Astron. and Astrophys. 508. P. 1469—1483.

11. Berlicki A., Heinzel P. (2014). Observations and NLTE modeling of Ellerman bombs. Astron. and Astrophys. 567. P. 1—10. Vol. 567, id. A110, 10 p.

12. Berlicki A., Heinzel P., Avrett E. H. (2010). Photometric analysis of Ellerman bombs. Mem. Soc. astron. ital. 81. P. 646—652.

13. Chae J., Moon Y.-J., Park S.-Y. (2003). Observational test of chromospheric magnetic reconnection. J. Korean Astron. Soc. 36. S1. P. 13—20.

14. Ellerman F. (1917). Solar hydrogen “bombs”. Astrophys. J. 46. P. 298—301.

15. Engell A. J., Siarkowski M., Gryciuk M., et al. (2011). Flares and their underlying magnetic complexity. Astrophys. J. 726. P. 12—20.

16. Fang C., Tang Y. H., Xu Z., et al. (2006). Spectral analysis of Ellerman bombs. Astrophys. J. 643. P. 1325—1336.

17. Georgoulis M. K., Rust D. M., Bernasconi P. N., et al. (2002). Statistics, morphology, and energetics of Ellerman bomb. Astrophys. J. 575. P. 506—528.

18. Grigor’ev V. M., Ermakova L. V., Khlystova A. I. (2011). The dynamics of photospheric line-of-sight velocities in emerging active regions. Astron. Reps. 55(29). P. 163—173.

19. Guglielmino S. L., Bellot Rubio L. R., Zuccarello F., et al. (2010). Multiwavelength observations of small-scale reconnection events triggered by magnetic flux emergence in the solar atmosphere. Astrophys. J. 724. P. 1083—1098.

20. Hashimoto Yu., Kitai R., Ichimoto K., et al. (2010). Internal fine structure of Ellerman bombs. Publs Astron. Soc. Jap. 62. P. 879—891.

21. Herlender M., Berlicki A. (2011). Multi-wavelength analysis of Ellerman bomb light curves. Cent. Eur. Astrophys. Bull. 35. P. 181—186.

22. Kitai R. (1983). On the mass motions and the atmospheric states of moustaches. Solar Phys. 87. P. 135—154.

23. Kitai R. (2012). Ellerman bomb as a manifestation of chromospheric fine scale activity. The Fifth Hinode Science Meeting. ASP Conference Series, Vol. 456, Proc. of a conference held 10-14 October 2011 at Royal Sonesta Hotel, Cambridge, Massachusetts. Edited by L. Golub, I. De Moortel, and T. Shimizu. San Francisco: Astron. Soc. Pacif. P. 81.

24. Kondrashova N. N., Pasechnik M. N., Chornogor S. N., et al. (2013). Atmosphere dynamics of the active region NOAA 11024. Solar. Phys. 284(2). P. 499—513.

25. Kozu H., Kitai R., Brooks, D. H., et al. (2006). Horizontal and vertical flow structure in emerging flux regions. Publs Astron. Soc. Jap. 58. P. 407—421.

26. Kurokawa H., Kawaguchi I., Funakoshi Y., et al. (1982). Morphological and evolutional features of Ellerman bombs. Solar. Phys. 79. P. 77—84.

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

28. Matsumoto T., Kitai R., Shibata K., et al. (2008). Height dependence of gas flows in an Ellerman bomb. Publ. Astron. Soc. Jap. 60. P. 95—102.

29. Matsumoto T., Kitai R., Shibata K., et al. (2008). Cooperative observation of Ellerman bombs between the Solar Optical Telescope aboard Hinode and Hida/Domeless Solar Telescope. Publ. Astron. Soc. Jap. 60. P. 577—585.

30. Nelson C. J., Doyle J. G., Erdelyi R., et al. (2013). Statistical Analysis of Small Ellerman Bomb events. Solar. Phys. 283(2). P. 307—323.

31. Nelson C. J., Shelyag S., Masthioudakis M., et al. (2013). Ellerman bombs — evidence for magnetic reconnection in the lower solar atmosphere. Astrophys. J. 779. P. 125—135.

32. Pariat E., Schmieder B., Berlicki A., et al. (2007). Spectrophotometric analysis of Ellerman bombs in the Ca II, Нα, and UV range. Astron. and Astrophys. 473. P. 279— 289.

33. Qiu J., Ding M. D., Wang H., et al. (2000). Ultraviolet and Нα emission in Ellerman bombs. Astrophys. J. 544. P. LI 57—L161.

34. Rezaei R., Beck C. (2015). Multiwavelength spectropolarimetric observations of an Ellerman bomb. Astron. and Astrophys. 582. 13 p. id. A104.

35. Rutten R. J. (2016). Н features with hot onsets I. Ellerman bombs. Astron. and Astrophys. 590. P. 124—137.

36. Socas-Navarro H., Martínez Pillet V., Elmore D., et al. (2006). Spectro-polarimetric observations and non-LTE modeling of ellerman bombs. Solar. Phys. 235(1-2). P. 75—86.

37. Valori G., Green L. M., Demouli P., et al. (2012). Nonlinear force-free extrapolation of emerging flux with a global twist and serpantine fine structures. Solar Phys. 278(1). P. 73—97.

38. Vissers G. J. M., Rouppe van der Voort L. H. M., Rutten R. J. (2013). Ellerman bombs at high resolution. II. Triggering, visibility, and effect on upper atmosphere. Astrophys. J. 774. P. 32—46.

39. Watanabe H., Kitai R., Okamoto K., et al. (2008). Spectropolarimetric observation of an emerging flux region: triggering mechanisms of Ellerman bombs. Astrophys. J. 684. P. 736—746.

40. Watanabe H., Vissers G., Kitai R., et al. (2011). Ellerman bombs at high resolution: 1. Morphological evidence for photospheric reconnection. Astrophys. J. 736. P. 71—83.

41. Zachariadis Th. G., Alissandrakis C. E., Banos G. (1987). Observations of Ellerman bombs in Нα. Solar Phys. 108(2). P. 227—236.