Потоки солнечных энергичных протонов в околоземном пространстве 13–23 марта 2023 года


如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Представлены результаты исследования потоков солнечных протонов с энергией больше 5 МэВ в околоземном космическом пространстве 13–23.III.2023. Особенностями исследуемого периода являются отсутствие наблюдаемой солнечной вспышки, с которой можно ассоциировать начало события, нехарактерный временной профиль потоков протонов, а также большая длительность существования потоков солнечных протонов в околоземном пространстве. Предпринята попытка объяснить источники наблюдаемых вариаций потоков частиц и понять, что происходило на Солнце и в окружающем Землю пространстве. Источником солнечных протонов 13.III.2023 был взрывной процесс на обратной от Земли стороне Солнца, зарегистрированный как корональный выброс массы очень большой мощности. Причиной длительного и сложного временного профиля солнечных протонов был вклад процессов ускорения частиц на Солнце и в межпланетной среде, а также модуляция потоков частиц структурами межпланетного магнитного поля. Предложен возможный сценарий, объясняющий существование повышенных потоков солнечных частиц 15–23.III.2023: формирование гелиосферной структуры – замкнутой области-­ловушки, образованной двумя межпланетными корональными выбросами массы и областями взаимодействия высокоскоростных и медленных потоков солнечного ветра. В работе использованы экспериментальные данные, полученные с космического аппарата Solar Orbiter и с космических аппаратов, расположенных вблизи точки L1 системы Земля – Солнце (ACE и DSCOVR) и на геостационарной орбите (GOES-16).

全文:

受限制的访问

作者简介

Н. Власова

Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д.В. Скобельцына, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: nav19iv@gmail.com
俄罗斯联邦, Москва

Г. Базилевская

Физический институт имени П.Н. Лебедева Российской академии наук

Email: nav19iv@gmail.com
俄罗斯联邦, Москва

Е. Гинзбург

Институт прикладной геофизики имени академика Е.К. Федорова

Email: nav19iv@gmail.com
俄罗斯联邦, Москва

Е. Дайбог

Научно-­исследовательский институт ядерной физики имени Д. В. Скобельцына, Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Email: nav19iv@gmail.com
俄罗斯联邦, Москва

В. Калегаев

Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д.В. Скобельцына, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова; Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д.В. Скобельцына

Email: nav19iv@gmail.com
俄罗斯联邦, Москва; Москва

К. Капорцева

Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д.В. Скобельцына, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова; Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Email: nav19iv@gmail.com
俄罗斯联邦, Москва, Москва

Ю. Логачев

Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д.В. Скобельцына, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: nav19iv@gmail.com
俄罗斯联邦, Москва

И. Мягкова

Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д.В. Скобельцына, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

编辑信件的主要联系方式.
Email: nav19iv@gmail.com
俄罗斯联邦, Москва

参考

  1. Meyer P., Parker E. N., Simson J. A. Solar Cosmic Rays of February, 1956 and Their Propagation through Interplanetary Space // Physical Review. 1956. V. 104. Iss. 3. P. 768–783. https://doi.org/10.1103/PhysRev.104.768
  2. Reames D. V. Solar energetic particles: A paradigm shift // Reviews of Geophysics, Supplement. 1995. P. 585–589. https://doi.org/10.1029/95RG00188
  3. Bazilevskaya G. A. Once again about origin of the solar cosmic rays // J. Physics: Conf. Series. 2017. V. 798. Art. ID. 012034. https://doi.org/10.1088/1742-6596/798/1/012034
  4. Klein K.-L., Dalla S. Acceleration and Propagation of Solar Energetic Particles // Space Science Reviews. 2017. V. 212. P. 1107–1136. https://doi.org/10.1007/s11214-017-0382-4
  5. Struminsky A. B., Grigorieva I. Yu., Logachev Yu.I., Sadovski A. M. Two Phases of Solar Flares and a Stochastic Mechanism for Acceleration of Electrons and Protons // Astrophysics. 2020. V. 63. P. 388–398. https://doi.org/10.1007/s10511-020-09643-2
  6. Reames D. V. The two sources of solar energetic particles // Space Science Reviews. 2013. V. 175. P. 53–92. https://doi.org/10.1007/s11214-013-9958-9
  7. Reid G. C. A diffusive model for the initial phase of a solar proton event // J. Geophys. Res. 1964. V. 69. Iss. 13. P. 2659–2667. https://doi.org/10.1029/JZ069i013p02659
  8. Axford W. I. Anisotropic diffusion of solar cosmic rays // Planetary and Space Science. 1965. V. 13. Iss. 12. P. 1301– 1309. https://doi.org/10.1016/0032-0633(65)90063-2
  9. Любимов Г. П. Отражательная модель движения СКЛ в петлевых ловушках // Астрономический циркуляр АН СССР. 1988. № 1531. С. 19–20.
  10. Любимов Г. П., Григоренко Е. Е. Об отражательной модели солнечных космических лучей // Косм. исслед. 2007. Т. 45. № 1. С. 12–19.
  11. Reinhard R., Wibberenz G. Propagation of Flare Protons in the Solar Atmosphere // Solar Physics. 1974. V. 36. Iss. 2. P. 473–494. https://doi.org/10.1007/BF00151216
  12. Bazilevskaya G. A., Vashenyuk E. V. Some Features of Coronal and Interplanetary Propagation of Solar Cosmic Rays of High Energy // Proc. 16th International Cosmic Ray Conference. 1979. V. 5. Art.ID. 156.
  13. Leske R. A., Christian E. R., Cohen C. M.S. et al. Observations of the 2019 April 4 Solar Energetic Particle Event at the Parker Solar Probe // Astrophysical J. Supplement Series. 2020. V. 246. Art. ID. 35. https://doi.org/10.3847/1538-4365/ab5712
  14. Frassati F., Laurenza M., Bemporad A. et al. Acceleration of Solar Energetic Particles through CME-driven Shock and Streamer Interaction // Astrophysical J. 2022. V. 926. Iss. 2. P. 227–246. https://doi.org/10.3847/1538-4357/ac460e
  15. Zhang M., Cheng L., Zhang J. et al. 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 // Astrophysical J. Supplement Series.2023. V. 266. Art. ID. 35. https://doi.org/10.3847/1538-4365/accb8e
  16. Malandraki O., Khabarova O., Bruno R. et al. Current sheets, magnetic islands, and associated particle acceleration in the solar wind as observed by Ulysses near the ecliptic plane // Astrophysical J. 2019. V. 881. Art. ID. 116. https://doi.org/10.3847/1538-4357/ab289a
  17. Паркер Е. Н. Динамические процессы в межпланетной среде. М.: МИР, 1965.
  18. Reames D. V. How Do Shock Waves Define the Space-­Time Structure of Gradual Solar Energetic Particle Events? // Space Science Reviews. 2023. V. 219. Art. ID. 14. https://doi.org/10.1007/s11214-023-00959-x
  19. Логачев Ю. И., Базилевская Г. А., Власова Н. А. и др. Каталог солнечных протонных событий 24-го цикла солнечной активности (2009–2019 гг.). Москва: МЦД, 2022. https://doi.org/10.2205/ESDB-SAD-008
  20. Rodríguez-­Pacheco J., Wimmer-­Schweingruber R.F., Mason G. M. et al. The Energetic Particle Detector. Energetic particle instrument suite for the Solar Orbiter mission // Astronomy & Astrophysics. 2020. V. 642. Art. ID. A7. https://doi.org/10.1051/0004-6361/201935287
  21. Григорьева И. Ю., Струминский А. Б. Формирование источника солнечных космических лучей в эруптивных вспышках Х6.9 9 августа 2011 года и М5.1 17 мая 2012 года // Астрономический журнал. 2022. Т. 99. № 6. С. 486–495.https://doi.org/10.31857/S0004629922060044
  22. Базилевская Г. А., Дайбог Е. И., Логачев Ю. И. Изолированные события солнечных космических лучей, обусловленные приходом быстрых штормовых частиц (ESP) // Геомагнетизм и аэрономия. 2023. Т. 63. № 4. С. 503–510. https://doi.org/10.31857/S0016794023600254
  23. Laitinen T., Kopp A., Eenberger F. et al. Solar energetic particle access to distant longitudes through turbulent field-line meandering // Astronomy & Astrophysics. 2016. V. 591. Art. ID. A18. https://doi.org/10.1051/0004-6361/201527801
  24. Kumar B., Mathur S., García R. A., Venkatakrishnan P. On the flare induced high-frequency global waves in the Sun // Astrophysical J. Letters. 2010. V. 711. P. L12– L18.https://doi.org/10.1088/2041-8205/711/1/L12
  25. Rodríguez-­García L., Gómez-­Herrero R., Zouganelis I. et al. The unusual widespread solar energetic particle event on 2013 August 19 – Solar origin and particle longitudinal distribution // Astronomy & Astrophysics. 2021. V. 653. A137. https://doi.org/10.1051/0004-6361/202039960
  26. Downs C., Warmuth A., Long D. M. et al. Validation of Global EUV Wave MHD Simulations and Observational Techniques // Astrophysical J. 2021. V. 911. P. 118–135.https://doi.org/10.3847/1538-4357/abea78
  27. 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. 1962. V. 67. Iss. 13. P. 4983– 5000.https://doi.org/10.1029/JZ067i013p04983
  28. Дайбог Е. И., Кечкемети К., Лазутин Л. Л. и др. 27-дневная периодичность потоков юпитерианских электронов на орбите Земли // Астрономический журнал. 2017. Т. 94. № 12. С. 1062–1070. https://doi.org/10.7868/S0004629917120027
  29. Richardson I. G. Energetic particles and corotating interaction regions in the solar wind // Space Science Reviews. 2004. V. 111. P. 267–376. https://doi.org/10.1023/B: SPAC.0000032689.52830.3e
  30. Reames D. V. Solar Energetic Particles. A Modern Primer on Understanding Sources, Acceleration and Propagation. Part of the book series: Lecture Notes in Physics. V. 932. 2017. https://doi.org/10.1007/978-3-319-50871-9
  31. Richardson I. G. Solar wind stream interaction regions throughout the heliosphere // Living Reviews in Solar Physics. 2018. V. 15. A1. https://doi.org/10.1007/s41116-017-0011-z
  32. Burlaga L., Berdichevsky D., Gopalswamy N. et al. Merged Interaction Regions at 1 AU // J. Geophys. Res. Space Physics. 2003. V. 108. Iss. A12. Art.ID. 1425.https://doi.org/10.1029/2003JA010088
  33. Wang Z., Guo J., Feng X. et al. The merging of two stream interaction regions within 1 au: the possible role of magnetic reconnection // The Astrophysical J. Letters. 2018. V. 869. Art. ID. L6. https://doi.org/10.3847/2041-8213/aaf398

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Time profiles of solar proton fluxes according to the Solar Orbiter spacecraft (a), according to the ACE spacecraft (b) and according to the GOES-16 satellite (c) 11-24. III.2023. The figures next to the curves are the energy of solar protons in MeV.

下载 (360KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Time profiles of the Solar X–ray flux density with a wavelength of 0.1- 0.8 nm and an indication of the flash point (a) and solar proton fluxes with energy >5, >10, >30, >60 and >100 MeV according to the GOES-16 (b) satellite, density (c) and the velocity (d) of the solar wind and the modulus of magnitude MMP (d) according to the spacecraft DSCOVR 12-15.III.2023.

下载 (410KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Time profiles of the Solar X–ray flux density with a wavelength of 0.1- 0.8 nm (a) and solar proton fluxes according to the GOES-16 satellite (b), density (c) and solar wind and velocity (d) of the MMP magnitude modulus (e) according to the DSCOVR 15-23 spacecraft.III.2023.

下载 (448KB)
索引源数据
5. Fig. 4. Time profiles of proton fluxes with energies >10 and >60 MeV (a), >60 and >100 MeV (b) according to the GOES-16 satellite and electron fluxes with energies 0.038–0.053, 0.053–0.103, 0.103–0.175 and 0.175–0.315 MeV (V) by according to the ACE 13.III.2023 spacecraft (the arrows indicate the moments of the first arrival of particles). The dependence (d) of the time of arrival of particles in near-Earth space on the velocity of particles (protons are dark icons, electrons are lighter). The icon on the Y–axis is an extrapolation of the obtained dependence to estimate the moment when particles leave the Sun into the interplanetary medium.

下载 (618KB)
索引源数据
6. Fig. 5. Temporal profiles of the solar wind velocity (a), module (b) and Bx components (c) of the MMP 14.II-27.III.2023. The figures in the curves correspond to the number of the high–speed flow.

下载 (319KB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024