Исследование эруптивных событий на Солнце по наблюдениям на РАТАН-600 тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.02 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ГЛАВНАЯ АСТРОНОМИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ

00460

759

На правах рукописи УДК 523.98

Григорьева Ирина Юрьевна

Исследование эруптивных событий на Солнце по наблюдениям на РАТАН-600

Специальность 01.03.02 .......астрофизика и заезднаи астрономия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на солскшше ученой степени капдидата фшнко-математпчкских пнук

2 9АПР1т

Санкт-Петербург 2010 г.

004601759

Работа выполнена и Учреждении Российской академии наук Главной (Пулковской) Астрономической обсерватории РАН.

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук В.Н. Боровик.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук Л.В. Яснов,

кандидат физико-математических наук И.В. Кудрявцев.

Ведущаи орпиIизади«я:

Институт земного магнетизма и распространения радиоволн РАН им. Пуш-кова. Московская обл., Троицк.

Защита диссертации состоится 14 мая 2010 г. в 11 часов 30 минут па заседании диссертационного совета Д 002.120.01 Главной астрономической обсерватории РАН по адресу: 196140, Санкт-Петербург, Пулковское шоссе, 65/1.

С диссертацией можно ознакомиться к библиотеке Главной (Пулковской) астрономической обсерватории РАН (Санкт-Петербург, Пулковское шоссе, д. 05).

Автореферат разослан Запрели 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного гавета Д 002.120.01,

кандидат физико-математических наук

Е.В. Милецкий

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы

Работа посвящена изучению эруптивных событий на Солнц« наиболее энергичных проявлений солнечной активности. Они включают в себя комплекс дииамичных явлений: вспышки и формирование постэруптивных аркад, эрун-ции протуберанцев и короиальные выбросы массы (СМЕ Coronal Mass Ejection). короиальные и хро.мосферные полны. В конкретных событиях некоторые из этих явлений могут быть выражены »большей или меньшей степени. Их взаимосвязь и механизмы запуска до конца не изучены, так же как и неясны их количественные закономерности и параметры плазмы. Главенствующий к настоящее время подход к исследованиям солнечных эруптивных событий основан па анализе СМЕ и связанной с ним вспышки как двух частей одного и того же нестационарного процесса.

Если постоянно существующие высокоскоростные потоки солнечною ветра, из корональных дыр формируют коро тирующие возмущения межпланетного магнитного ноля, то внезапные СМЕ возмущают межпланетную среду в определенном телесном угле. Потоки электронов и ионов, ускоренных в эруптивных событиях до высоких энергий, могут внедряться в земную атмосферу. Возмущения в околоземном пространстве, магнитосфере и ионосфере Земли, возникающие под жодеГк;гнием порождаемых эруптивными событиями на Солнце ионизирующих излучений, мощных радионсплесков, прихода магнитных облаков, негативно воздействуют на высокотехнологичные системы и являются факторами риска для пилотируемых космических полётов н даже для -дальней авиации. Э ти важнейшие для современного человечества аспекты состояния окружающей среды, определяемые совокупностью перечисленных факторов, в последние годы называют «Космической погодой». Потенциальная геоэффективность солнечных эруптивных событии до настоящего времени также во многом неясна, как и физика происходящих в них процессов, ч то настоятельно требует их тщательного исследования. Этим определяется актуальность и практическая значимост ь данной работы.

Поскольку Солнце является ближайшей к Земле звездой, гелиофизиче-ские результаты удобно использовать для проверки астрофизических теорий и результатов лабораторных экспериментов. Процессы типа солнечной активности изучаются на звездах поздних спектральных классов. Наблюдения последних лет показали, что солнечные и звездные вспышки можно представить в одном ряду нестационарных процессов, различающихся по энергии. Изучение этих процессов в условиях различной силы тяжести и масштабов магнитных нолей позволяет судить об общности тех или иных астрофизиче-

ских явлений.

Ранее вспышки па Солнце наблюдались в линии На как быстрые увеличения яркости небольшого участка в хромосфере над активной областью. Эта яркая область быстро превращалась в две святящиеся ленты, которые на заключительной стадии вспышки соединялись системой петель, заполненных холодной плазмой (У ~ Ю'К). Такие послевспьнпечиые петли лучше всего наблюдаются на фоне неба, когда вспышка происходит вблизи лимба. С началом наблюдений в мягком рентгеновском диапазоне было установлено, что основной процесс при вспышке это формирование системы короиаль-ных нетель, заполненных горячей плазмой с температурой от нескольких до десяткой МК. Солнечные вспыгпкн характеризуются мощным эиерговыде-лением. В ряде случаев постэруптивные аркады существуют от нескольких часов до суток и поднимаются на высоты порядка согни тысяч км. Благодаря разви тию космического приборостроения стали возможными недост упные на поверхности Земли наблюдения нижней короны в крайнем ультрафиолете (EUV). Данные, наблюдений на телескопах этого диапазона, функционирующих па космических обсерваториях SOHO, TRACE. КОРОНАС-Ф, RHESSI, Hinode, предоставляют обширную информацию для исследований солнечных эр.унций, вспышек п различных (юстэрунтивных проявлений.

Наземные радиоастрономические наблюдения Солнца н диапазоне от миллиметровых до декаметровых длин волн дают информацию о строении солнечной атмосферы и развитии ti ней физических процессов в широком диапазоне высот от нижних елоев хромосферы до удаленных слоев короны, где формируется солнечный ветер. Исключительно важны наблюдения Солнца в микроволновом диапазоне на больших инструментах с высоким пространственным разрешением с анализом спектра и поляризации. Они дают информацию о механизмах радиоизлучения, параметрах тепловой плазмы и нетсн-ловых электронов, величине магнитного ноля в тех слоях солнечной атмосферы, где развиваются основные явления перед эруптивными событиями перенос и накопление энергии, диссипация и трансформация нетепловых видов энергии в тепловую перед быстрым энерговыделением. Регулярные солнечные наблюдения позволяют обнаружить изменения физических условий и структуры плазмы в активных областях за несколько дней до эруптивных геоэффективиых событий, что является основой для разработки физически обоснованных методов их прогноза. В совокупности с наблюдениями в других энергетических диапазонах, микроволновые радиоиаблюдения Солнца позволяют исследоват ь структуру и физические условия в ностэрунтиштых долго-живущих высокотемпературных корональных нетлях, что необходимо для

выяснения факторов, влияющих па межпланетную среду и определяющих потенциал!.кую геозффективноеть различных проявлений солнечной активности.

Эффективность радиоастрономических исследований Солица определяется техническими характеристиками используемых инструментов. Сейчас в мире не существует' радиотелескопа, который одновременно но пространственному, временному и спектральному разрешению, по диапазону, чувствительности и точности поляризационных измерение! удовлетворял бы всем требованиям, необходимым для решении перечисленных выше задач. Поэтому важно сопоставление результатов наблюдений, получаемых на отдельных крупнейших радиоастрономических инструментах мира, работающих в микроволновом диапазоне УЬА, ОУГЮ (США), радиогелнографе КоЬеуаша (Япония), ССРТ, РАТАН-СОО и БПР (Россия), РТ-22 (Украина).

Среди перечисленных инструментов РАТАН-000 выделяется уникальными характеристиками, необходимыми для солнечных исследовании: шпрокодна-пазопностыо (мм-дм), большой п.кицадмо собирающей поверхности, точпо-стыо поляризационных измерений, достаточно высоким пространственным разрешением (несколько секунд дуги на коротких сантиметровых волнах), высоким заполнением ИУ-плоекости антенны, позволяющим регистрировать радиоизлучение как компактных, так и протяженных объектов (всего солнечного диска), возможностью проводить регулярные (ежедневные) наблюдения Солнца не в ущерб другим астрофизическим программам. Эти характеристики антенны в сочетании с обеспечиваемым приемной системой одновременным получением данных во всем диапазоне спектра, при высоком динамическом диапазоне позволяют исследовать многообразные солнечные явления, в том числе эруптивные.

Однако при наблюдении Солнца на РАТАН-600 с ножевой диаграммой направленности часто возникают трудности при отождествлении источников радиоизлучения, а также при исследовании быстронеремепных источников из-за отсутствия режима слежения.

Разработано несколько методов получения двумерных изображений на РАТАН-600 одновременно на ряде волн и вариантов слежения за источником излучения, но регулярное применение таких режимов в солнечных наблюдениях с/южно осуществит!, организационно па таком многопрограммном инструменте как РАТАН-СОО. На антенной системе радиотелескопа «Южный сектор 4 Перископ», которая регулярно используется для наблюдений Солнца, реализован способ многоволнового картографирования в многоазимутальных наблюдениях за счет изменения азимутального угла наблюдений

ii течение дня. Практически такой метод позволяет получать скаиы Солнца с ин тервалом в 4 мин в течение 4 часов [1], однако до настоящего времени этот режим наблюдений применялся лишь эпизодически.

Цель работы выявление характерных особенностей эволюции и динамики корональпых петель, формируемых при солнечных эруптивных событиях различной мощности, п их физических характеристик но спектралыю-ноляризацнонным наблюдениям в микроволновом диапазоне на РАТАН-СОО с привлечением данных других энергетических диапазонов. Цель достигае тся па основе решения следующих задач:

1. выявление особенностей микроволнового излучения активных областей, проявляющихся за несколько дней до мощных вспышек, которые могут быть геоэффектuni н>1 м и;

2. анализ результатов микроволновых наблюдений центра активности источника серии мощных непродолжительных гомологических вспышек;

3. исследование параметров плазмы и физических процессов в постэрун-тниных аркадах па разных стадиях эруптивных вспышек с длительной фатой затухания (LDE).

Структура и объем диссертационной работы

Работа состоит из Введения, четырех глав и Заключения. Объем диссертации 120 страниц, в том числе 40 рисунков и 70 библиографических ссылок.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обоснована актуальность работы, сформулирована цель исследования, конкретные задачи для ее достижения и методы их решения. Показана роль радиоастрономических наблюдений в исследовании нестационарных (эруптивных) процессов на Солнце.

Приведем краткое изложение содержания диссертации по главам. В Главе 1 «Радиотелескоп PATAH-GOO как инструмент для солнечных исследований» в разделе 1.1ириводятся основные параметры антенной системы радиотелескопа PATAII-G00, состоящей из Южного сектора антенны и плоского перископического зеркала (Ю+П), на которой регулярно проводятся наблюдения Солнца. Размер диаграммы направленности антенной системы 10 II по уровню 1/2 мощности составляет 17" х 13' на волне 2.0 см. Приведены параметры приомпо-регистрирующей аппаратуры, которую постоянно совершенствовали па протяжении более 30 лет и продолжают развивать сотрудники Группы солнечных исследований (CAO) под руководством В.М. Богода [2¡.

Регулярны« мпоговолповые наблюдении Солнца па PATAH-G00 начали проводиться е ноября 1974г. В болыпинетне случаен это были транзитные наблюдения 11 меридиане, но в отдельные периоды велись дополнительные наблюдения в 3-7 азимутам. В данной работе для исследования нестационарных (эруптивных) явлений на Солнце из огромного архива наблюдательных данных были выбраны именно те события, которые наблюдались не только и меридиане, но и в азиму тах. В настоящее время, кроме ежедневных транзитных наблюдений Солнца в меридиане, эпизодически используется режим м п огоаз и м у тал ьн ы х п a6j иодени й.

В разделе 1.2 описывается методика наблюдений на PATAH-G00 тех солнечных эруптивных событий, исследование которых составило содержание данной работы. Для выбора наблюдательного материала использовали как архив наблюдательных данных РАТАН-600 за три однннадцатилетних цикла солнечной активности, так и текущие наблюдения. Выбор анализируемых эруптивных событий основывался на их значимости с точки зрения получения астрофизической информации, способствующей достижению цели работы исследование эволюции и динамики вспышечных корональпых петель. При этом учитывалась полнота и качество наблюдательного материала, полученного как на PATAH-G00, гак и на других радиоастрономических инструментах, а также с космических аппаратов и в наземных обсерваториях и различных диапазонах солнечного излучения.

В разделе 1.3 описаны методы обработки наблюдательного материала. Основное внимание уделено точности определения наблюдательных характеристик исследуемых источников радиоизлучения (положение на диске Солнца и за его пределами, поток излучения, угловой размер, процент круготн'1 поляризации). Описана методика выделения источника над уровнем излучения спокойного Солнца в центральной части солнечного диска и около лимба, учет и исключение паразитных сигналов в канале поляризации. Изложены методы абсолютной калибровки потока радионеточникон с учетом результатов наблюдений невозмущеппого Солнца в период минимума солнечной активности и наблюдении опорных источи и кои. Полученные на РАТАН-600 данные сопоставлялись с данными других крупных радиотелескопов микроволнового диапазона (ВПР, ССРТ и NoRH), а также с интегральными потоками Солнца, измеренными па станциях Службы Солнца (Toyokawa/Nobeyama. Ottawa/Penticton, Learmonth и др.). Дня учета влияния различных ошибок, возникающих при реализации многоазимугального [¡ежима наблюдений на Ю+П, использовались результаты наблюдения стабильных радиоисгочников в разных азимутах. Обработка данных выполнялась с помощью пакета про-

грамм, разработанных В.И. Гараимовым )8].

В Главе 2 «Особенности микроволнового излучения активных областей на Солнце перед мощными геоэффективными эруптивными событиями» в разделе 2.1 дай обзор результатов, касающихся этой проблемы, полученных на PATAH-G00 и других радиотелескопах.

В начале 80-х г одов на основе регулярных многоволновых наблюдений на PATAH-000 ряда активных областей на Солнце, отличающихся высокой вспы-шечноп активностью, были выделены компактные «пекулярные» источники радиоизлучения (ПИ) накануне эруптивных событий. В коротковолновой части сан тиметрового диапазона их излучение доминировало над остальными деталями активных областей. «Пекулярпоегь» этих источников заключается и том, что их трудно интерпретировать как обычные компоненты активных областей (пяченные источники, флоккульное излучение, излучение короиаль-ной конденсации, гало). По своему положению ПИ проектируются на линию раздела полярностей фотосферного магни тного поля в районе наиболее тесного сближения теней пятен с противоположными знаками магнитного ноля, находящихся в одной общей полутени. Характерные размеры ПИ 10-30 сек дуги. Они отличаются большими значениями яркосгных 'температур (до 10 МК) на волне 4 см, высоким спектральным индексом на коротких ем-волнах, умеренной степенью поляризации. Максимум спектра потоков этих источников достигается на волне около 3 см. (например, [4. 5|). Высокая яркостная температура ПИ свидетельствует о том, что ПИ диагностируют в короне на высотах порядка 10 тыс. км области высокого энерговыделения, устойчивые в течение нескольких дней, которые можно связать с; процессом пересоедпне-иия магни тных силовых линий в токовом слое, приводящем к нагреву плазмы и ускорению частиц |6, 7].

По данным радиогелиографа Nobeyania (NoRH) на волне 1.7С см при анализе двумерных изображении ряда активных областей, производящих мощные вспышки и коропальиые выбросы массы (СМЕ), были выявлены компактные! и яркие радиоиеточпики над нейтральной линией фотосферного магнитного поля (NLS Neutral Line Sources). Как показано в работе [8], появление в активной области одного или нескольких NLS является фактором прогноза (за 1-3 дня) мощных вспышек класса X большой продолжительности. При этом вершина петли NLS расположена в основании токового слоя, что обеспечивает постоянное поступление в петлю NLS тепла, плазмы и, вероятно, нетепловых частиц |9]. Естественно предположить, что пекулярные источники и NLS имеют общую природу, однако это утверждение требует до п о j i н и ■ тел ы i о го расе м отре и и я.

, Многолетние наблюдения Солнца на РАТАН-600 привели к обнаружению ряда других свойств н излучении испышочно-иродуктшшых областей. Это эффект «потемнения» в активной области перед мощной вспышкой, природа которого связывается с ноя пленном плотного волокна.: явление уярчения или понижения поляризованного излучения в некоторой части диапазона 25 см; двойная инверсия знака поляризации в узком диапазоне частот, которая объясняется образованием «провалов» ((Ирн) в магнитном поло |10. 11|.

В ряде недавно выполненных работ проведено исследование предвспышеч-пых состояний активных областей, связанных с эруптивными событиями. На основе комплексного анализа данных больших солнечных радиотелескопов РАТАН-600, БПР, ССРТ, РТ-22 (КрАО), Мо11Н (например. |12|) было зарегистрировано нспльшапие нопо1:о магни тного потока в пределах старой группы пятен накануне активных событий, сделан вывод о том, что нетепловые процессы протекают' I! квазиспокойном состоянии активной области в течение нескольких дней, предшествующих выбросу.

По результатам наблюдений Солнца на БПР в период высокой вспышеч-пой активности в октябре 20031' была подтверждена правомерность применения кри терия «Таиака-Эпоме» для прогноза мощных вспышек и уточнен его физический смысл |13|.

В разделе 2.2 исследована эволюция микроволнового излучения активной области (АО) 10930, связанной с неэффективной вспышкой Х3.4/4В (с энергиями протонов более 100 МэВ) 13 декабря 20001' (минимум 23-го цикла солнечной активности). В этот период па Солнце наблюдалось развитие комплекса активности, основным элементом которого на протяжении четырех оборотов являлась изолированная компактная АО с крупным пятном. В декабре 2006г в этой области произошла серия вспышек, две из которых были высоких рентгеновских классов Х9 (5.12.06) и Х3.4 (13.12.06). Наиболее благоприятные условия для наблюдений этой области на РАТАН-600 в ее предвспышечпый период представились перед вспышкой 13.12.06. которая произошла на диске через два дня после пересечения АО центрального меридиана. Поданным спутников 80Н0/КШ1 и НнкнЬза три дня до вспышки в области начались заметные сдвиговые движения, а за день до вспышки отмечалось вращения основного пятна и окружающих его элементов против часовой стрелки - завихренность |14|. В компактной группе происходило развитие нового магнитного потока в пределах полутени основного пятна с ядром противоположной полярности. Ежедневные многоволиовые наблюдения Солнца на РАТАН-600 в диапазоне 1.8-5.1) см выявили следующие особенности микроволновых характеристик АО: в период, предшествующий мощной

геоэффектнвной вспышке, спектры интегрального потока АО, растущие с длиной волны, имели явно выраженный локальный максимум в районе 3 см, который не наблюдался после вспышки, когда спектр соответствовал тепловому мапштотормозному излучению радиопсточника, связанного с основным пятном группы. Вид спектров в период, предшествующий вспышке, интерпретируется как результат наложения спектра «пекулярного» радиоисточника, появившегося к результате изменения магнитной конфигурации АО, на спектр источника, связанного с головным пятном.

К аналогичном}' выводу пришли авторы работы [15], проследившие эволюцию микроволновых характеристик этого активного комплекса на протяжении четырех оборотов Солнца (с ноября 2()()бг по февраль 2007г) по наблюдениям на БПР с умеренным пространственным разрешением на четырех длинах волн и диапазоне 2.7-20 см.

В разделе 2.3 исследована эволюция группы ХОАА 7321, I! которой 2 ноября 1992г за лимбом произошла мощная вспышка Х9. Эта область, образовавшаяся на диске 24 октября, быстро развивалась и в период максимальной фазы своего развития представляла компактное образование со сложной магни тной конфигурацией. О развитии «пекулярного» источника в ак тивной области в период, предшествующий вспышке Х9, свидетельствуют спектры интегрального потока АО с максимумом па волнах 3-3.5 см. Вывод подтвержден п анализом интегральных потоков радиоизлучения Солнца поданным патрульных наблюдений в рамках Службы Солнца. Поданным УоЬкоЬ/БХТ н ХоНН (1.70 см) накануне вспышки Х9 в этой области был зарегистрирован источник над нейтральной линией фотосферного магни тного поля (ХЬБ), отождествленный с областью магнитного пересоединення |9|, который, возможно, по своей природе тождественен «пекулярному» источнику.

Анализ снектральио-поляризациопных характеристик микроволнового излучения двух рассмотренных изолированных вепышечно-актиипых областей и результаты, полученные ранее (в 80-х годах) группой ГАО на РАТАН-600 и из наблюдений солнечных затмений, позволяют сделать вывод, что выявление «пекулярного» источника в микроволновом излучении активной области является одним из типичных индикаторов последующего повышения вспы-шечной активности группы пятен.

В Главе 3 «Микроволновые наблюдения области 1ЧОАА 9236 -источника серии гомологических быстрых мощных вспышек» приведены результаты наблюдений на РАТАН-000 всиышечпо-активной области 9230 и произошедшей в пей вспышки (М3.5/2Х) 25 ноября 2000г.

На основе статистического анализа однородных данных о мягком рен гге-

поиском излучении Солнца выделено три чипа вспышек: быстрые события, длящиеся не более 30 мин; тншгшие двухленточпые исш.ппкн с длительностью до 1-2 часов и редкие, очень длительные события (LDE Long Duration Event). Последние включают в себя вспышки со сложной прострапстненво-времепиой структурой. В них один или несколько эпизодов импульсного эпер-говыделения сопровождаются формированием иостэрунтннных петель. Наиболее слабые из LDE обычно связаны с: выбросом волокон. Подъем арочной системы, как правило, останавливается на высотах от 30 до 100 тыс. км, но в редких случаях магнитные петли в так называемых динамических вспышках уходят в межпланетное пространство.

Исследование микроволнового излучения области NOAA 923G по данным PATAH-G00 проводился;!, в рамках международной программы «МЕОС» (Moreton/EIT Observing Campaign), проходившей с G ноября по 8 декабря 2000г. целью которой было изучение предвспышечного и послевспышечного состояний активных областей |1()|.

В разделе 3.1 представлена эволюция группы пятен и ее микроволнового излучения в процессе прохождения группы но диску Солнца с 17 по 30 ноября 2000г. Первоначально группа состояла из большого головного пятна северной полярности и мелких пятен в хвостовой части южной полярности. По данным микроволновых наблюдений на NoRH (1.7G см), ССРТ (5.2 см) и PATAH-G00 (1.7-30 см), в этот период характеристики поляризованного микроволнового излучения »той активной области соответствовали типичным средним характеристикам биполярных активных областей.

23 ноября вокруг головного пятна начали появляться мелкие пятна различной полярности, происходило активное всплытие нового маг ни тного потока, однако площадь группы существенно не изменялась. В период с 24 по 2G ноября труппа характеризовалась высокой испышечной активностью. В ней за указанные три дня произошло 5 вспышек X в 3 вспышки M (GOES класс). Вспышки происходили примерно с интервалом в 10 часов и были короткими. Продолжительность их максимальной фазы была не более 34 мин.

Появление такой серии гомологических мощных вспышек было связано с двумя особенностями группы. Первая группа находилась в холме; крупномасштабного магнитного ноля. Она включала в себя головное пятно и несколько мелких пятен. Короиальиые петли, выходившие из пятна или его ближайшей окрестности, быстро замыкались, не поднимаясь на высоты более 30000км. Вторая особенность состояла в том, что с 24 ноября началось активное всплытие нового маг нитного потока к юго-западу от головного пятна и is области, расположенной к северо-востоку от него, вне полутени, но достаточ-

!)

но близко от нее. Появляющиеся мелкие пятна двигались от северо-восточной точки вокруг пятна но и против часовой стрелки со скоростью 150-300 м/с. В этой группе наблюдались сдвиговые движения на большем расстоянии от головного пятна, чем в событии перед вспышкой 13 декабря 2006. Этот фактор обусловил регулярное накопление энергии магнитной конфигурации и ее высвобождение посредством серии мощных вспышек. Мягкое рентгеновское излучение гомологических вспышек 1) АО 9236 согласуется с моделью квази-стацноиарных петель без образования гигантских петель, характерных для длительных вспышек |17].

В ноябре 200014 многоволновые наблюдения Солнца на РАТАН-С00 проводились в меридиане и в двух азимзтах в диапазоне 1.7-30 см с анализом круговой поляризации. Время наблюдений на РАТАН-000 23, 24 и 20 ноября совпало с интервалами между вспышками, и на записях видна исключительная стабильность структуры локального источника микроволнового излучения этой АО между вспышками. Наиболее интересными представляются результаты, полученные 25 ноября, когда, моменты наблюдений Солнца на РАТАН-600 в трех азимутах проводились за час до вспышки М3.5/2И. в момент, непосредственно предшествующий включению взрывного энергоны-делеиия. и на фазе спада вспышки.

В разделе 3.2 приводятся результаты наблюдений этой компактной вспышки иа РАТАН-000. Отмочены следующие особенности в коротковолновой части микроволнового диапазона (2-5 см): за час до вспышки к западу от головного пятна зарегистрировал поляризованный источник, знак поляризации которого был обратным по сравнению с источником, отождествленным с головным пятном. Непосредственно перед вспышкой обратный знак поляризации у появившегося западного источника не регистрировался; отмечено уменьшение интенсивности источника над головным пятном на всех волпах используемого диапазона на 20-40 %, а также уменьшение его углового размера. На фазе затухания вспышки интенсивность источника, связанного с головным пятном, восстановилась, а спектр потока развившеюся западного источника оказало! практически п лоским. Особенности эволюции поляризованного источника, по-видимому, вызваны вращением системы корональных петель, участвующих в сдвиговом движении.

Наблюдавшиеся изменения параметров и структуры микроволнового источника и процессе развития вспышки отразили эволюцию активной области. Основное энерговыделение локализовалось во вспышках в западной петле 24 и 25 ноября, а затем переместилось в петлю 1$ южной части полутени основного пятна. Это отчетливо видно но положению источников жесткого

рентгеновского излучения но данным Yolikoli для обсуждаемых вспышек |18). Изменения магннтотормозного излучения основного пятна и развившегося источника с противоположным знаком поляризации связаны со (ложной эволюцией магнитной конфигурации. На коротких см-волнах за час до венышки наблюдалась петля, соединявшая точку полутени основного пятна с точкой противоположной полярности. Сдвиговое движение приводит к изменению положения одного из оснований петли и возможному ослаблению магнитного ноля противоположной полярности в ходе вспышки. Это проявляется в эволюции поляризованного источника на микроволнах.

На основе изучения микроволновых характеристик изолированной группы пятен, расположенной вдали от нейтральной линии крупномасштабного магнитного ноля, выявлена связь эволюции поляризованного излучения области со сдвиговыми движениями пятен в группе. Соответствующее изменение магнитной конфигурации привело к возникновению серии быстрых мощных вспышек.

В Главе 4 исследованы нестационарные процессы с длительной фазой затухания (LDE). Современные наблюдательные- данные- позволяют различать отдельные эпизоды мощных вспышек, каждый из которых состоит из выброса (эруицпи) и образования системы короиальных нетель, заполненных горячей плазмой. В некоторых случаях поели образования плотных вспышечиых петель происходит их свободное высвечивание. В других эпизодах не тли ил и долго существуют вследствие дополнительного пагрева плазмы близ вершин, или происходит последовательное образование все новых и новых петель. На заключительной стадии таких событий наблюдается подъем всей системы ностэруитивных петель образуется гигантская арочная система. В этой главе рассмотрены отдельные этапы нестационарных (эруптивных) событий (LDE) различной мощност и на основе комплексного анализа данных и широком энергетическом диапазоне, включая данные РАТАН-600.

Коротковолновые радионаблюдспия на диске дают информацию о процессах вблизи солнечной поверхности на самой ранней стадии развития нестационарного явления. В разделе 4.1 приведены результаты исследования эруптивного события на диске 23.11.2000г и связанных с. ним явлений на Солнце.

Координаторами программы «МЕОС» было предложено следить за распавшейся активной областью NOAA 9238, в которой было зафиксировано дрожание волокна, что предвещало выброс волокна и корональный выброс массы (СМЕ). Эруптивное событие было вызвано исплываннем нового магнитного потока н группе 9231. Это привело к вспышке C5.4./1F в соседней, распавшейся накануне активной области NOAA 9238, выбросу волокна и

СМЕ, который распространялся со скоростью 500-G0Ö км/с. Предэруптпвнан, эруптивная н поетзрунтивиая фазы этого события были исследованы на основе данных в различных диапазонах: EUV (SOHO/EIT), мягкого рентгеновского (Yolikoh /SXT и GOES), микроволнового (1.70 см NoRH. 5.2 см ССРТ и 1.8-30 см, PATAH-G00) диапазонов. Привлекались также На фильтрограм-мы (Юнаньская Обсерватории), магнитограммы (SOHO/MDI) и изображения короны (SOHO/LASCO).

Радиоизлучение постэруптнвпой аркады было зарегистрировано на РАТАИ G00 в виде протяженного интенсивного источника в том участке диска Солнца, где накануне произошла вспышка, с выбросом волокна. Одновременно в этой же области наблюдалось яркое свечение в мягком рентгеновском диапазоне (Yohkoh/SXT) и в линиях УФ-дшшазона (SOHO/EIT). На радноге-лиографе Nobeyama (NoRH) и ССРТ также регистрировался интенсивный микроволновый источник до конца наблюдений на этих инструментах.

Полученные на PATAH-G00 спектральные характеристики радиоизлучения постэруп тивиой аркады (плоский спектр потока (си 2 с.е.и.) и постоянный размер (70-80)"в диапазоне 1.7-7.5 см, спектр яркостных температур II ~ Л2) (¡(.¡ответствуют оптически тонкому тепловому тормозному излучению горячен плазмы. Это подтверждается оценкой потока радиоизлучения по данным GOES. Мера эмиссии излучающего источника но лучу зрения составила ЕМ = (3 — 6) х 10йст-5, соответствующая электронная плотность Ne = (2 - 3) х 109cm~a, температура плазмы 3-4 МК. Степень поляризации излучения по данным РАТАН составила (7-10) % на самой короткой волне используемого диапазона 1.8 см, что согласуется с данными на волне 1.7G см (NoRH). В рамках теплового тормозного механизма излучения в присутствии однородного магнитного поля но степени поляризации оценена напряженность продольной составляющей коронального магнитного поля В ~ 200 Гс на высоте, около 10 тыс. км. Экстраполяцией фотосфе.рното матпнтного ноля в потенциальном приближении получено В = 75 Гс [19J. Процесс формирования постэруптнниой аркады продолжался более четырех часов и сопровождался проявлениями, характерными для вспышек, но со значительно более низкими энергетикой и чемпом продолжающимся эперговыделепием в короне и перестройкой магнитно-петельной. конфигурации, видимым расширением петель. Поданным, полученным разными методами в разных диапазонах, сделаны оценки физических условий во время события, согласие которых подтверждает преимущественно тепловой характер процессов.

В разделе 4.2 приведены результаты микроволновых наблюдений иа PATAH-G00 начальной фазы формировании постэруптнниой аркады в собы-

•гиях на лимбе. 25.01.2007, 31.07.2004 и 2.12.2003.

1) В ходе наблюдений Солнца н диапазоне 1.8-5.0 ем на PATAH-G00 и 7 азимутах с интерналом 35 минут было зарегистрировано микроволновое излучение развивающейся постэрунтивпой аркады в активном событии у восточного лимба 25 января 2007г. которое состояло из широкомасштабного СМЕ и связанной с ним вспышки С6.3 (GOES) за лимбом. В течение 3.5 часов над восточным лимбом наблюдался радноисточннк, максимум излучения которого проектировал«» на вершину формирующейся аркады (согласно наблюдениям в линии 195 А па SOHO/EIT). Интенсивность микроволнового излучения была пыткой непосредственно после вспышки в начале образования аркады, затем она заметно уменьшалась. Характер спектра полного потока излучения аркады менялся со временем. Через 30 мин 1 чае после максимума вспышки преобладало тепловое излучение с небольшой добавкой нетепловой компоненты. Параметры плазмы на начальной фазе формирования аркады, оцененные но микроволновому излучению, составили Т 5.2 МК и Ne — 2.3 х 10l0cm~3. В дальнейшем интенсивность теплового излучения заметно падала. Данные метрового диапазона (ИЗМИРАН и LearmonMi) показали, что через 3 часа после импульсной фазы этого событ ия средней мощности нетепловые процессы отсутствовали.

2) Исследована эволюция микроволновых характеристик формирующейся иоетэруитивпой аркады в активном событии на западном лимбе 31 июля 2004г. В зашедшей за лимб активной области произошли две последовательные вспышки С8.4 и С5.3 (GOES) е длительной фазой затухания (LDE). На LASCO/C2 был зарегистрирован СМЕ, двигавшийся со скоростью 1190 км/сек. Процесс подъема нетель ностэрунтивной аркады наблюдался по данным SOHO/EIT (195 А) в течение 15 часов. На РАТАН-600 в течение 4 часов регистрировалось радиоизлучение Солнца на ряде воли сантиметрового диапазона. Наблюдения проводились в пяти азимутах с интервалом в 1 чае. Первое наблюдение было выполнено через 24 мни после максимума первой вспышки. Микроволновое излучение радиоисточннка над западным лимбом, отождествленного с верхней частью постэруптивной аркады, было интенсивным на начальной стадии развития аркады и затем постепенно уменьшалось но мере подъема аркады. По данным RHESSI в ходе эруптивного события было отмечено возрастание рентгеновского потока в каналах 3-6, G-12, 1225 КэВ, максимум которого совпал с импульсной фазой вспышки. Спектры полного-потока радиоизлучения аркады в диапазоне 1.8-5.0 см свидетельствовали о преимущественно тепловом тормозном излучении оптически топкой плазмы на ранней стадии развития аркады с постепенным уменьшением до-

ли теплового излучения па более поздних фазах и о втрастании нетеиловой компоненты, связанной, но-видимому, с ускоренными частицами. Этот вы иод был подтвержден анализом спектров рентгеновского излучения по данным RHESSI. По микроволновому излучению аркады были определены параметры плазмы па ранней фазе ее образования: Т—1.5 МК, N,. — 5.1 х 109ст-3. Показана, аналогия эволюции микроволновых характеристик формирующейся аркады в событиях 31.07.04 (на W-лимбе) и 25.01.07 (на Е-лимбе). Различие параметров плазмы на ранней стадии формирования аркад для этих двух событий может быть связано с различным сценарием развития вспышек.

3) На западном лимбе Солнца 2 декабря 2003с произошло эруптивное событие., состоящее из выброса волокна, серии вспышек класса С (GOES), СМЕ и обширного дпммиига. После импульсной фазы спектр регистрируемого микроволнового излучения формирующийся аркады (по данным РАТАН-600) свидетельствовал о доминировании теплового излучения.

В разделе 4.3 рассмотрены физические процессы в постэруптивных аркадах па фазе затухания LDE-событий.

Авторы ряда исследований поетэруптивпых аркад за два последних десятилетия неоднократно приходили к выводам о чрезмерно высокой поляризации их микроволнового изучения. предположительно из-за вклада излучения нетепловых электронов (например, (20. 21J); о продолжительности существования поетэруптивпых петель, значительно превосходящей оцениваемые времена охлаждения, из-за продолжающегося энерговыделеппя; о превышении плазменного давления магнитного давления (плазменная /3 > 1) в их горячих вершинах |22|. Ключевую информацию для проверки справедливости этих выводов и предположений дали наблюдения в высокотемпературной (8-10 МК) линии MgXII на комплексе КОРОНАС-Ф/СПИРИТ |23] в совокупности с многоволгювымн наблюдениями па PATAH-G00 и данными других диапазонов солнечного излучения. При анализе комплекса данных было установлено, что все упомянутые факты получают подтверждение и объясняются в рамках стандартной модели вспышки («CSHKP») применительно к поздней постэрунтионой стадии. В данном разделе приведены результаты комплексного анализа дол гожи вущих поетэруптивпых аркад в событиях на лимбе 2 ноября 1992г, 22 октября 2001г. и 28-30 декабря 2001г.

1) 2 ноября 1992г интенсивный источник радиоизлучения над лимбом был зарегистрирован на РАТАН-600 через С часов после мощной вспышки Х9 (GOES) в зашедшей активной области. К этому времени над лимбом регистрировались высокие (50000 км) петли в липни На, над которыми, по данным Yohkoh/SXT, располагались группы диффузных рентгеновских нетель

с; ярким 'ядром и верхушки петель. Длительно регистрируемое жееткое рентгеновское. излучение и нродолжающнтея более 3 часов после начала вспышки микроволновые всплески свидетельствовали о длительном нперговыделении в области послевспышечиой аркады. Наблюдаемое время охлаждения петель на стадии затухания события превосходило расчетное, что свидетельствовало о длительном поступлении энергии в аркаду после вспышки. По данным Yohkoli через G часов после вспышки в вершине аркады температура плазмы 10 МК и плотность Ne = 3.5 х Ю10ст"Л Магнитное поле, полученное как результат' экстраполяции фотосферного магнитного поля на высоту 50000 км, равно 30 Гс. Соответственно, в вершине аркады ¡3 = '2.7, па что впервые было обращено внимание авторами работы |22|. Спектр потока рпдноисточ-нпка (по данным PATAH-G00), отождествленного с верхней частью аркады, растущий с длиной волны в диапазоне (2-G) см, свидетельствует о наличии нетепловой компоненты в излучении этого источника.

2) 22 октября 2001 г наблюдаемый на РАТАН-600 источник радиоизлучения над лимбом отождествлялся с аркадой петель, зарегистрированной в лилиях УФ, мягком рентгене и на микроволнах па радиотелескопах NoRH и ССРТ. Аркада образовалась после трех корональных выбросов массы (СМЕ), один из которых сопровождался вспышкой M1/1F. В области верхушек петель в линии MgXII 8.42 À (КОРОНАС/Ф) наблюдалось крупномасштабное! яркое образование шарообразной формы. На основе комплексного анализа данных различных инструмен тов в разных энергетических диапазонах было определено, что через несколько часов после эруптивного события температура в вершине аркады 7 =5.5-8 МК и плотность (5 — 9) X 100«пГ'!. Магнитное поле в области горячего короналыгого образовании на высоте 100000 км составляет около 7 Гс (получено методом экстраполяции фотосферного поля в потенциальном приближении). Соответственно в вершине ноетзрунтпниой аркады д> 1. Данные микроволнового диапазона {PATAH-G00, NoRH и ССРТ) свидетельствуют о том, что в радиоизлучении коропального источника, отождествленного с вершиной аркады, присутствует нетенловая компонента:. Этим объясняется и завышенная величина магнитного поля (около 300 Гс на высот с 100000 км), которая в предположении чисто теплового тормозного механизма излучения следует из полученной из наблюдений на NoRII и РАТАН-600 степени поляризации микроволнового источника, отождествленного с иоетэ-руитивной арка,;i,oii.

3) После эруптивных событий 28 октября 2001 г, связанных с; восходящей активной областью, состоящих из двух СМЕ, один из которых был высокоскоростной н сопровождался вспышкой балла Х4, в течение двух дней над

лимбом наблюдалась аркада псгель и линиях УФ, крупномасштабное образование и линии 1^X11 8.42 А (КОРОНАС-Ф) и источник микроволнового излучения (РАТАН-600, МоКН) и короне на высоте 70-120 тыс. км. Температура плазмы около 10 МК н плотность 1010сш-а в горячем «магниевом» образовании, отождествленном с верхней частью ностэруитивной аркады (но данным сиектрогелиометра РЕС-К комплекса КОРОНАС-Ф/СПИРИТ). Растущие с длиной волны в диапазоне 2-С см потоки радиоисточпиков над лимбом, зарегистрированных на РАТАН-600 29 и 30 декабря, показывают наличие иетеиловой компоненты в их излучении.

В результате комплексного анализа мощных нестационарных событий определены физические условия плазмы (температура 5-10 МК и плотность 5 х 10° - 3 х 101Осш~а) в аркадах на поздней посгарунтивной фазе и показано влияние; вклада иетеиловой компоненты 1! радиоизлучение вершин аркад. Полученные параметры свидетельствует о продолжительном нагреве, длительном удержании ускоренных частиц в ловушках и возможном дополни тельном ускорении частиц при затухании явлений.

Исследования ностэруитивных арочных систем выявили несколько возможных сценариев их формирования. Для большинства слабых собы тий, связанных с выбросом волокон или с некоторыми рентгеновскими вспышками класса С, выявлено образование облака, заполненного горячей замапшчен-ной плазмой на ранней стадии формщювания ностэруитивной аркады. В этих случаях тепловое тормозное излучение доминирует в микроволновом и мягком рентгеновском излучении источника, расположенного в непосредственной близости от вершины арок. Эти выводы подтверждаются результатами, наблюдений в дециметровом и метровом диапазоне, а также в более жестком рентгеновском диапазоне по данным ГШЕЗБ!. В мощных ЬВЕ-событиях вклад нетепловых процессов проявляется в широком диапазоне излучения как на импульсной фазе, так и на фазе затухания, и свидетельствует о длительном постэруптпвном эиерговыделенни высоко в короне.

В Заключении перечисляются основные результаты работы. Делается вы г. од о важности проведения исследований нестационарных явлений на Солнце и микроволновом диапазоне, потенциал которых в настоящее время не исчерпан и не реализовал в полной мерс; как для фундаментальных исследований солнечных эруптивных явлений, так и для практических целей их прогноза и оценки их геоэффективноети (например, см. [24]); о необходимости, в частности, проведения сш'ктральиогюляризационпых радиона-блюдепнй Солнца на РАТАН-600 в режиме миогоазнмутальных наблюдений для повышения временного разрешения радиотелескопа и для осуществления

двумерного многово.миового картографировании.

Положения, выносимые на защиту

1. Результаты обработки наблюдений: на РАТАН-000 источников микроволнового излучения на диске и над лимбом, отождествленных с: постэруп-тнвными аркадами, и оценки основных характеристик их излучения на различных стадиях развития аркад.

2. В исследованиях эволюции спектральных н поляризационных характеристик микроволнового н:!лучения вспышечно-активных изолированных областей в ноябре 2000г.. декабре 2000г. и др. но данным РАТАН-600 выявлено появление в структуре области за 2-4 дня до мощной вспышки «пекулярного» радиоисточника, развитие! которого отражает изменение магнитной конфигурации в результате сдвиговых и вращательных движений, всплытия нового магнитного поля.

3. На ранней ностэруптшшой фазе событий средней мощности в магнитосфере активной области образуется облако горячей плазмы, тепловое излучение которого доминирует в микроволновом п мягком рентгеновском излучении. Источник этого излучения располагается непосредственно над вершинами коропальных петель, наблюдаемых в крайнем ультрафиолете.

4. В результате комплексного анализа нестационарных процессов в мощных эруптивных вспышках с длительной фазой затухания (Ы)Е) с привлечением спектралыю-ноляризацнонных наблюдений на. РАТАН-600 оценены параметры плазмы в аркадах на поздней постэрунтивпоп фазе (Т = 5-10 МК, плотность 5 х 109 - 3 х 10шсиг3); показано наличие вклада нетепловой компоненты в радиоизлучение аркад, что свидетельствует о продолжительном нагреве и длительном удержании ускоренных электронов в магнитных ловушках.

Научная новизна работы

1. Впервые исследована динамика вс.пышечных коропальных петель и эруптивных событиях различной мощности на диске и на лимбе с привлечением результатов многоволновых спектрально-поляризационных наблюдений Солнца на РАТАН-600.

2. Впервые показано, что развитие «пекулярного» источника микроволнового излучения, выявленного но эволюции спектральных и поляризационных характеристик микроволнового излучении активной област и за несколько дней до мощной вспышки, отражает изменение магнитной конфигурации в результате сдвиговых и вращательных движений элемен тов области.

3. Впервые показано, что на ранней ностэруптивной фазе событий средней мощности образуется большое облако горячей замяпшчепной плазмы, тепловое излучение которой доминирует в микроволновом и мягком рентгеновском излучении источника в районе; вершин аркад.

4. Впервые спектрально-поляризационные наблюдения Солнца на РАТАН-600 использованы в комплексном анализе физических процессов и определении параметров плазмы в ностэрунтикных аркадах на фазе затухания LDE-событнн.

Научное и практическое значение работы

Полученные результаты. касающиеся исследования динамики всиышеч-ных нетель, определения параметров плазмы и физических процессов и но-стеруптивных аркадах па разных фазах их разни гпя позволяют построить адекватный сценарий развития вспышек различных типов, создать модель и развить теорию вспышек, понять природу эруптивных процессов на Солнце н выяснить, какие факторы влияют на формирование межпланетной среды и от чего зависит геоэффективность проявлений солнечной активности.

Выявление «пекулярного» источника в микроволновом излучения активной облас ти за несколько дней до мощных (гешффективпых) вспышек следует учитывать при создании научно-обоснованных методов прогноза солнечных эруптивных событий, воздействующих на околоземное пространство и земi iy ю атмосферу.

Результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

I*. V.V. Greclmiiv, V.G. Zaiidanov, A.M. Uvalov, V.P. Maksimov, V.G. Rudenko, V.N. Borovik, G.B. GelTrwkM.Y. Grigorieva, V.G. Modar, A.N. KorzUavin, OlBPrvatiousof CME-relat.d phenomena in н wid« epcrtml range. // Sol. Pliys., 2004,-V. 225. P. 379 401.

2*. V.V. Grrehnev. V.G. Zaiidanov, A.M. Uralov, V.P. Mafeiroov, V.G. Rudrato, V.N. Borovik, G.B. Gelfreikh, l.V. Grigorieva, V.G. Miliar, A.N. Korzhavin, Observations ofCMB-rclalrd phenomena iu н vide. .spectral range. / / Pro«'. IAU Symp. Jv> 223 «Multi-wawkmgth investigations of solar activity* / Eds. A.V. Stepanov, E.E. Benevolenskaya, A.G. Kosovicbv, St.-Pb, Juuo 14-19, 2004, P. 725.

3*. Borovik V. N.. Grechnev V. V„ Bugaenko О. I., Bogachev S. A., Grigorieva I. Y., Кшш S. V., Lttsovoi S. v., Livshits M. A.. Pcrtsov A. A., Rmlenko G. V., Slcmzin V. A., Stepanov A. I.. Shibasaki K., Uvalov A. M.. Zaiidanov V. G., Zhitnik I. A., Observations of a CME-associated post-enipuve arcade on October 22, 2001 with CORONAS-F, other spaceborne telescopes, ami in microwaves'. // Proc. IAU Symp. X> 22G «Coronal and Stellar Mass Eiectioua» / Eds. K. P. Dure, J. Wang, Y. Van, Cambridge, University Press, 2005, P. 108-109.

4*. Grcchnev V.V., Uralov A.M., Zandanov V.G., ltudeuko G.V., Borovik V.N., Grigoricva I.Y., Sicilian V.A., Hogacliev S.A., Knziu S.V., Zhitnik I.A., Pertsov A.A., Shibasaki K„ IjvehitK M.A., Plasma parameters in а post-erupt ive arcade observed with CORONAS-F/SP1IUT, YoJikoh/SXT, SOHO/E1T, and in raia-owaves. // Piibl. Astron. Soc. Japan, 200G, V. 58, P. 55 68.

5*. l.Y. Grigiiryuva. L.K. Kashapova, M.A. Livshits, V.N. Borovik, Microwave obsevvatkms with the RATAN-600 radio telescope: detection of the thermal emission sources. /7 Proc. IAU Symp. A- 257

«Universal Heliopliysica! Processes» / Eds. ¡V. Gopabuvmiy, D.K. Webb, Ioammia, Gruccc, 15-19 Sept., 2008, P. .177-179. "

6*. I.Vu.Crigoryrva. V.N.Borovik, XI.A.Livahits, V.E.Abramov-Maximov, J,.V.Opeikina, Y.M.Bogo<l. A.N. Korzliaviri, Post-eruptive arcade formal ¡ort in 23 January, 2007 CME/llare limb event:: microwave observation« with the RATAN-600 radio teltsr.ope. // Sol. Pliys.. 2009. V. 260(1), P. 157-175.

7*. Боровик B.H., ГельфрсПх Г.В., Гречнев 13.13., Григория I1.IO., Медарь В.Г., Наблюдения

пгхлзру m nniioii аркады в различных дналазонах солнечного излучения. .'/ Труды науч. конф. стран СНГ il 11рибплгики «Активные процессы на. Солнце и звездах*, С.-fifí. 2002, С. 148 151.

8*. V.N. Boravik, G.B. Gelfreikh, V.G. Medar, I.Yu. Grigorieva, First registration of the posteruptive arra.rle formation during С MI ' event in wide microwave ганце. // Proe. X Knrop. Sol. Phys. Meeting «Solar Variability: From Core to outer Frontiers», Prague, Czech Republic, 9-14 Sept-. 2002, (ESA SP-m, December 2002), P. 431-434.

9*. Вороннк H.H., Липшиц M.А., Григорьена И.IO., Медарь 13.Г., Чсрнеюкин H.A., Эволюция группы NOAA 9230 н вспышечнпс зперговыделение по данным РАТАН-600. / •' Груди науч. копф. стран СНГ и Прибалтики «Актуальные проблемы фишки солпечноП н звездноА активности». 2-7 июня. 2003. Н.Новгород, С. 63 66.

10*. Греч ней В. В., Занланов В. Г., Максим»» В. П., Вороник В. Н., ГельфреПх I". В.. Григорьева II. Ю., Мгдарь В. Г., Наблюдении солнечных явлениП, синюшных е корональпым выбросом массы, к широком спектральном диапазоне. // Труди науч. копф. еграи СНГ и Прибалтики «Актуальные проблемы физики солнечной и чвездно(1 активное!и». 2-7 июня. 2003. Н.Нонгород. С. 409-412.

11*. Максимов В.П.. Гречнев В.В., Вороннк В.Н., Григорьева. НЛО.. Эволюция венышечио-нктнкноЛ группы пятен (NOAA 9236, ноябрь 20tXlr.) rio наблюдениям ri микроволновом диапазоне на ССРТ, НоРГ и РАТАН-600. // Труды науч. конф. стран СНГ и Прибалтики «Актуальные П1»блемы физики солнечной и звездноП активное ut», 2-7 июня, 2003, Н.Новгород, С. 124-1.27.

12*. Гречнев В.В, Боровик В.Н.. Григорьева И.Ю., ГельфреПх Г.Б.. Коржавнн А.Н.. Кузни C.B., Занданов В.Г.. Рудинко Г.В., Уралов A.M., Житник H.A., Перцов A.A., Слештш В.Д.. Магнитные поли и гюст-фуптпвных аркадах. // Сборник «Солнечно-земная физика», ПСЗФ, Иркутск, 2004, вып.С, С. 110 112.

13*. Боровик В.Н., Григорьева И.Ю., ГТостяруптшшые арка im по наблюдениям » микроволновом диапазоне на. радиотелескопе РАТАН-600. /'/ Труда VII Конф. Молодых Ученых «Вчаи-модеЯсткие полеП н излучения с веществом», БШФФ, Иркутск, 2004, иын.7, С. 1С2 163.

14*. Боровик В.Н.. Абрамов-Максимов U.E., Гаранмов В.И., Григорьева И.Ю., Калыман Т.Н.. Коржаинн А.Н., Медарь В.Г., Микроволновые наблюдения нослевеньннечных петель на РАТАНИЮ 2 ноября 1992г. // Труды Всгрос. конф. «Экспериментальные н зеоретичеекне исследования основ прогнозирования телнофпзпческоП актннностм», 1ПМНРАН, Троицк, 10-15 окт.. 2005г. / Ред. В.Н. Обридко и В.В. Зайцев, Троицк, Московская обл., С. 41 46.

15*. Боровик В.Н., Абрамов-Максимов В.Е., Григорьева Н.Ю.. ОнсПкина Л.В.. Богод В.М.. Коржавнн А.Н., Эволюция активной области AR 0930. связанной с. геозфЬектшлюн вспышкой ХЗ.4/413 13 декабря 2006, но наблюдениям в микроволновом диапазоне. // Труды XI Пулковской междунар. конф. но физике Солнца «Физическая природа солнечно!! активности и прогнозирование те геофизических проявлений», ГАО РАН, Пулково, С.-Пб, 2-7 июля 2007 г., С. 07 08.

16*. Боровик 13.Н., Лившиц М.А., Абрамов-Максимов В.Е., Григорьева И.Ю., ОнеПкина Л В.. Ботод В.М., Коржанкн А.Н., Микроволновые наблюдения на PATAH-G00 ноедэрушгиннои фазы нестационарного явления 25 января 2007 г. // Груди XI Пулкоиекон межл,упар. копф. но фн-

:mi<e Солнца (Ч>и:«|'П'кая природа солнечной активности и нршшпнроваипе Се геофизических проявлений», ГЛО РАН, Пу.шшо. С.-Пб, 2-7 вкыы 2007 г., С. 00-70.

17*. Боровик H.H., Гречи«« В.В., Абрамов-Максимов Н.Е., Григорьева И.Ю., Вогод Ü.M.. Kaii.ïitau Т.П., Киржавии АН.. Постзрунтинпые процессы на Солнце пи мнотиолновым наблюдениям на PATAH-GUU. /./ Труды Всерос. конф. «Многовалковые исследования Солнца и современный проблемы солнечной активности», CAO РАН, и. Н.Архыз, КЧР, 28 сен.-2 окт. 2006г.// С.-Пб, 2007, С. 370 397.

IS*. Григорьева Н.Ю., Боровик H.H., Катано»» Л.К., Формирование щ>стгч>уптивной. аркады it активном событии на лимбе 31 ншля 2004с но микроволновым наблюдениям иа РАТАН-600. // Труды Всерос- е>кеп>.»ной конф. но физике Солнца, «Солнечная и солнечно-земная физика -2009», 1 АО РАН, Пулково, C.-U6, 5-И июля 2009 г., С. 69 70.

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Тохчукоча С.Х. // Нреирппт CAO РАН, 2002, -V» 174, п.Н.Архыз. С. 27.

2. Вогод В.М. // Труды Всерос. конф. «Многовалковые исследования Солнца и современные щюблемы солнечной активности», CAO РАН, н. Н.Архыз, КЧР, 28 сии.-2 окт. 2006г.// С.-Пб, 2007, С. 2-26.

3. Гариимои В. il. /.' Нренрпнг С АО РАН, 1997, п.Нижний Архыз, 1271'.

4. Akhmedov Sh.B., Bowvik V.N., ОЫ/rtikh tí.H. et al. // ApJ. 1980. V. 301. P. 460-404.

5. Боровик В. Н.тДрюх Н. .4., Коржачнп А. И. и др. Эволюции и структура всньинечпо-активноП области HU 16631 (февраль 19S0i) но наблюдениям па PATАН-000. /7 Кинематика и физика небесных тел. 1989. вып.5. Aï 1. С. 63-67.

6. Somov U.V. ff A.íc A. 1986. V. 163. № 2. Р. 2111 218.

7. Ватрушин СМ., Коржиоин Л.Н. // Науч. труды VI семинара «Физика солнечной плазмы». / Ред. Сомов Б. 1!.. Фомичев В. В., М.: Наука. 1989. С. 100-106.

8. Рцдешм И.Г., 1'ускшм Г.В., У/шмиг А.Л/. if Труды Всерос. конф. «Мпогово.шовые исследован ня Солнца и современные проблемы солнечной активности^, CAO РАН, п. Н.Архыз, КЧР, 23 сен.-2 окт. 2000г.// C.-1I6, 2007, С. 462 474.

9. Урнам A.M., РуОе.икн Г.В., Гркчнеч B.B. ti ф. // Труды Нсерос. конф. «Мношколновые исследования Солнца и современные щюблемы солнечной активности», CAO РАН, гг. Н.Архыз, КЧР, 28 геи.-2 окт. 2006г.// С.-Пб, 2007, С. 484-314.

10. Tokhnhukom S.Kh.. Bogod V.M. fr Sol.Phys. 2003. V. 212. Iss. 1. P. 99-109.

11. Bogod V.M.. Уаяпои I.V. f! Sol. Pliys. 2009. V. 25-0. lss. 2. P. 253 271.

12. KapAinoMxm H.H.. Варимвич Т.П., Пгтерова Н.Г. и ф. if АЖ, 2008, Т. 85. » 3. С. 460-470.

13. Воригсвич Т.П., Ильин Г.Н., Коржштн А.Н. и др. ff Косм. Иссл. 2004. 'Г. 42. Л'» 6. С.-585.

14. Язев С.А.. Саоштш М.Ю. fi Труды ВЛК-2007, Казань. 2007. С. 73.

15. Ворисканч Т.П.. Пе.чгкp А.II.. Зверев JO.K. i» др. if Труды XI Пулковской Межд. конф. по физике Солнца, 2007, се. 63-66.

16. Лившиц М.А.. Вадилян O.P. ff АЖ, 2004, Т. 81. Л» 12. С. 1138-1152.

17. Бо}ювик В Н., Медаръ В.Г., Тохчукоаа С.Х. ff Труды Межд. конф. «Солнце в эпоху смены знака магнитного ноля», Пулково, С.-Пб, 2001. С. 57-64.

18. ЫИЫ N.. Hudson HS. ,7 Geoph. «es. Lett. 2001. V. 28. Iss. 19. P. 3801-3804.

19. Rudenko G.V. ff Sol. Pliys. 2001. V. 198. Iss. 1. P. 5 30.

20. Urpo S.. Klüger A., HiUebrandt, ,/. fi A.& A. 19S6. V. 1G3. P. 340-342.

21. BmvvA V.N., Geljir.ikh G.B., Bogod V.M. et al. if Sol. Phys. 1989. V. 124. lss. 1. P. 157-160.

22. K. lehimolo, T. Sakurai, Flare. Telescope, Norikura Team. // Proe. 2-mi Japan-China Seminar on Sol. Pliys. 1994. P. 151 150.

23. ZkUnik I.A., Bugaenko O.l. cl, «l. ff MNKAS. 2003. V. 338. P. 07 71.

21. Гречнев B.B. // Труды Всерос. комф. «Многополнопые псе.ic.ionaiimi Солнца и современные проблемы солнечной активности», CAO РАН. п. Н.Архиз. К'И', 28 ген.-2 окг. 2006г.// С.-Иб, 2007, С. 27-С4.

Апробация работы

Резульгаты диссертации доклллыкалнсь на следующих международных и вспххч.нйских конференциях: Комф. оран СНГ и Прибалтики, ГАС. июнь. С.-Пб, (2002) и Н.Новгород (2003): lOtli ESPM, Prague, Czech Republic, Si'pl. 0-14. 2002г; Конф. памяти ак. А.В.Северного. п.Научный, КрАО, нюнь, 2003; Nobeyama Symp. 2004. Sciscii-Iîyo, Kiyosata, Japan. Oct. 26-29. 2004: VU Пулковская .межд. конф. по физике Солнца, июль, 2003. ГАО РАН, Пулконо, С.-Пб; Всерос. конф.. посвященная 90-летшо со дня рождения член.-корр. РАН I3.1C.Степанова, Иркутск, aar., 2003: 1AUS 223, St.-Pb, Pulkovo, Russia, Липе 14-19. 2004; Межд. конф., Иркутск, сент., 2004: Мсж-дунар. Байкальская молодеж. науч. школа но фундаментальной физике; YI1 Кокф. молодых ученых, Иркутск, септ. 2004; Межд. конф'., I13M1JPAH, Троицк, 31 янн.-5 феи. 2005с: IX Пулковская Межд. конф. но Физике Солнца, ГАО РАН, Пулкоп», С.-Пб, шоль, 2005; Всерос. конф., ИЗМИРАН. Троицк, окг., 2005; X Пулковская межд. конф. по финике Солнца, ГАО РАН, Пулково, С.-Пб, сент. 2000; IX Rus.-Fin. Symp. on Radio Astronomy, 15-20 Oct. 2000, Ni/.liniy Arkliyz; Исерос. конф., 28 сен.-2 окт. 200G, CAO РАН, Н.Архыз; CESRA. Workshop, Зине J2-16, 2007, Ioannina, Greece; XI Пулковская межд. конф. по физике Солнца, толь, 2007, ГАО РАН, Пулково, С.-Пб; Всерос. астрономия. конф. ВАК-2007, Казань, тент. 2007; 1HY2007-N1STP, Nov. 5-11, 2007, Zven.igorod, Moscow Region, Russia: Всерос. ежегод. конф. но физике. Солнца, 7-12 июля 2008, ГАО РАН, Пулково, С.-Пб; I Молодеж. Науч. Конф. ГАО РАН, июнь, 2003, Пулконо, С.-Пб; 12th ESPM. Sept. 3-12. 2003, Freiburg, Germany; [AUS 257, Sept.. 15-19, 2008, Ioannina, Greece; Конф. по физике Солнца, КрАО, п.Научный, сент., 2008; Межд. семинар, ГАС ГАО, Кисловодск, 30 «41.-4 окт., 2008; ЛЕКАМ, Enrop. Week of Astronomy and Space Science 2009, Apr. 20-23. 2009. Hertfordshire, London, UK; Всерос. ежегодная конф. по физике Солнца, июль, 2009, ГАО РАН. Пулконо, С.-Пб; Конф. но фишке Солнца п КрАО, п.Научный, сенс, 2009; IHYTSW1 Regional Meeting, Sept, 7-13, 2009, Sibcnik. Croatia.

Личный вклад автора

Во всех работах |1*-18*| автор принимал участие в обработке наблюдательных данных, полученных пи РАТАН-600, и сопоставлении их с давними других инструментом; в решении ряда методических задач; в анализе и интерпретации результатом наблюдении, а также в постановке задачи и выборе наблюдательного материала в работах |3*, 6*. 18*|.

Благодарности

Автор приносит глубокую благодарность за всестороннюю консультацию проф. М.Л. Лившицу, а также: В.В. Грешишу, проф. Г.В. Гсльфройху. А.Н. Коржашшу н ,'Т.К. КашаповиП за полезную дискуссию и помощь при выполнении paóoi ы; 11.М. Черт оку и 1.11. Чернову за предоставление радноданных (НЗМНРАН); коллективу сотрудников CAO (рук. М.Г. Мингалпеп) в СПбФСАО (рук. В.М. Вогод) за обеспечение рстулярных наблюдений Солнца на РДТЛН-ШЮ л всем соавторам.

Работа выполнена при поддержке грантов: РФФП 02-02-IG548. 03-02-17357, 00-02-10838, 0007-89002, 08-02-00872; INTAS-181; ОФН РАН, ФНТНП Договор IG KIT и др.

Введение.

Глава 1. Радиотелескоп РАТАН-600 как инструмент для солнечных исследований.

1.1 Характеристики радиотелескопа РАТАН-600.

1.2 Методика наблюдений эруптивных событий на РАТАН-600.

1.3 Методика обработки наблюдательных данных.

Глава 2. Особенности микроволнового излучения активных областей на Солнце перед мощными геоэффективными эруптивными событиями.

2.1 Обзор ранее полученных результатов наблюдений.

2.2 Геоэффективная вспышка 13.12.06.

2.3 Геоэффективная вспышка 02.11.92.

Глава 3. Микроволновые наблюдения NOAA 9236 — источника серии гомологических непродолжительных мощных вспышек.

3.1 Структура, эволюция NOAA 9236, вспышечное энерговыделение в период 24-26.11.2000.

3.2 Результаты микроволновых наблюдений NOAA 9236 и вспышки M3.5/2N 25.11.2000.

Глава 4. Исследование нестационарных процессов с длительной фазой затухания (LDE).

4.1 Комплексное исследование эруптивного события на диске 23.11.2000 •

4.2 Начальная фаза формирования постэруптивной аркады в событиях на лимбе 25.01 2007, 31.07.2004 и 2.12.

4.3 Физические условия в лостэруптивных аркадах на фазе затухания LDE-событий (2.11.1992, 22.10.2001, 28-29.12.2001).

Работа посвящена изучению эруптивных событий на Солнце - наиболее энергичных проявлений солнечной активности. Они включают в себя комплекс динамичных явлений: вспышки и формирование постэруптивных аркад, эрупции протуберанцев и корональные выбросы массы (СМЕ - Coronal Mass Ejection), корональные и хромосферные волны. В конкретных событиях некоторые из этих явлений могут быть выражены в большей или меньшей степени. Их взаимосвязь и механизмы запуска до конца не изучены, так же как и неясны их количественные закономерности и параметры плазмы. Главенствующий в настоящее время подход к исследованиям солнечных эруптивных событий основан на анализе СМЕ и связанной с ним вспышки как двух частей одного и того же нестационарного процесса.

Если постоянно существующие высокоскоростные потоки солнечного ветра из корональных дыр формируют коротирующие возмущения межпланетного магнитного поля, то внезапные СМЕ возмущают межпланетную среду в определенном телесном угле. Потоки электронов и ионов, ускоренных в эруптивных событиях до высоких энергий, могут внедряться в земную атмосферу. Возмущения в околоземном пространстве, магнитосфере и ионосфере Земли, возникающие под воздействием порождаемых эруптивными событиями на Солнце ионизирующих излучений, мощных радиовсплесков, прихода магнитных облаков, негативно воздействуют на высокотехнологичные системы и являются факторами риска для пилотируемых космических полётов и даже для дальней авиации. Эти важнейшие для современного человечества аспекты состояния окружающей среды, определяемые совокупностью перечисленных факторов* в последние годы называют «Космической погодой». Потенциальная геоэффективность солнечных эруптивных событий до настоящего времени также во многом неясна, как и физика происходящих в них процессов, что настоятельно требует их тщательного исследования. Этим определяется актуальность и практическая значимость данной работы.

Поскольку Солнце является ближайшей к Земле звездой, гелиофизические результаты удобно использовать для проверки астрофизических теорий и результатов лабораторных экспериментов. Процессы типа солнечной активности изучаются на звездах поздних спектральных классов. Наблюдения последних лет показали, что солнечные и звездные вспышки можно представить в одном ряду нестационарных процессов, различающихся по энергии. Изучение этих процессов в условиях различной силы тяжести и масштабов магнитных полей позволяет судить об общности тех или иных астрофизических явлений.

Ранее вспышки на Солнце наблюдались в линии На как быстрые увеличения яркости небольшого участка в хромосфере над активной областью. Эта яркая область быстро превращалась в две святящиеся ленты, которые на заключительной стадии вспышки соединялись системой петель, заполненных холодной плазмой (ТМ04К). Такие послевспышечные петли лучше всего наблюдаются на фоне неба, когда вспышка происходит вблизи лимба: С началом наблюдений в мягком рентгеновском диапазоне было установлено, что основной процесс при вспышке — это формирование системы корональных петель, заполненных горячей плазмой с температурой от нескольких до десятков МК. Солнечные вспышки характеризуются мощным энерговыделением. В ряде случаев постэруптивные аркады существуют от нескольких часов до суток и поднимаются на высоты порядка сотни тысяч км. Благодаря развитию космического приборостроения стали возможными недоступные на поверхности Земли наблюдения, нижней короны в крайнем ультрафиолете (EUV). Данные наблюдений на телескопах этого диапазона, функционирующих на космических обсерваториях SOHO, TRACE, КОРОНАС-Ф, RHESSI, Hinode, предоставляют обширную информацию для исследований солнечных эрупций, вспышек и различных постэруптивных проявлений.

Наземные радиоастрономические наблюдения Солнца в диапазоне от миллиметровых до декаметровых длин волн дают информацию о строении солнечной атмосферы и развитии в ней физических процессов в широком диапазоне высот - от нижних слоев хромосферы до удаленных слоев короны, где формируется солнечный ветер. Исключительно важны наблюдения Солнца в микроволновом диапазоне на больших инструментах с высоким пространственным разрешением с анализом спектра и поляризации. Они дают информацию о механизмах радиоизлучения, параметрах тепловой плазмы и нетепловых электронов, величине магнитного поля в тех слоях солнечной атмосферы, где развиваются основные явления перед эруптивными событиями — перенос и накопление энергии, диссипация и трансформация нетепловых видов энергии в тепловую перед быстрым энерговыделением. Регулярные солнечные наблюдения позволяют обнаружить изменения физических условий и структуры плазмы в активных областях за несколько дней до эруптивных геоэффективных событий, что является основой для разработки физически обоснованных методов их прогноза. В совокупности с наблюдениями в других энергетических диапазонах, микроволновые радионаблюдения Солнца позволяют исследовать структуру и физические условия в постэруптивных долгоживущих высокотемпературных корональных петлях, что необходимо для выяснения факторов, влияющих на межпланетную среду и определяющих потенциальную геоэффективность различных проявлений солнечной активности.

Эффективность радиоастрономических исследований Солнца определяется техническими характеристиками используемых инструментов. Сейчас в мире не существует радиотелескопа, который одновременно по пространственному, временному и спектральному разрешению, по диапазону, чувствительности и точности поляризационных измерений удовлетворял бы всем требованиям, необходимым для решения перечисленных выше задач. Поэтому важно сопоставление результатов наблюдений, получаемых на отдельных крупнейших радиоастрономических инструментах мира, работающих в микроволновом диапазоне - УЬА, ОУЕЮ (США), радиогелиографе ЫоЬеуаша (Япония), ССРТ, РАТАН-600 и БПР (Россия), РТ-22 (Украина).

Среди перечисленных инструментов РАТАН-600 выделяется уникальными характеристиками, необходимыми для солнечных исследований: широко-диапазонностью (мм-дм), большой площадью собирающей поверхности, точностью поляризационных измерений, достаточно высоким пространственным разрешением (несколько секунд дуги на коротких сантиметровых волнах), высоким заполнением ЦУ-плоскости антенны, позволяющим регистрировать радиоизлучение как компактных, так и протяженных объектов (всего солнечного диска), возможностью проводить регулярные (ежедневные) наблюдения Солнца не в ущерб другим астрофизическим программам. Эти характеристики антенны в сочетании с обеспечиваемым приемной системой одновременным получением данных во всем диапазоне спектра при высоком динамическом диапазоне позволяют исследовать многообразные солнечные явления, в том числе эруптивные.

Однако при наблюдении Солнца на РАТАН-600 с ножевой диаграммой направленности часто возникают трудности при отождествлении источников радиоизлучения, а также при исследовании быстропеременных источников из-за отсутствия режима слежения.

Разработано несколько методов получения двумерных изображений на РАТАН-600 одновременно на ряде волн и вариантов слежения за источником излучения, но регулярное применение таких режимов в солнечных наблюдениях сложно осуществить организационно на таком многопрограммном инструменте как РАТАН-600. На антенной системе радиотелескопа «Южный сектор + Перископ», которая регулярно используется для наблюдений Солнца, реализован способ многоволнового картографирования в многоазимутальных наблюдениях за счет изменения азимутального угла наблюдений в течение дня. Практически такой метод позволяет получать сканы Солнца с интервалом в 4 мин в течение 4 часов (Тохчукова, 2002), однако до настоящего времени этот режим наблюдений применялся лишь эпизодически.

Цель работы — выявление характерных особенностей эволюции и динамики корональных петель, формируемых при солнечных эруптивных событиях различной мощности, и их физических характеристик по спектрально-поляризационным наблюдениям в микроволновом диапазоне на РАТАН-600 с привлечением данных других энергетических диапазонов. Цель достигается на основе решения следующих задач:

1. Выявление особенностей микроволнового излучения активных областей, проявляющихся за несколько дней до мощных вспышек, которые могут быть геоэффективными;

2. Анализ результатов микроволновых наблюдений центра активности -источника серии мощных непродолжительных гомологических вспышек;

3. Исследование параметров плазмы и физических процессов в постэруптивных аркадах на разных стадиях эруптивных вспышек с длительной фазой затухания (1ЛЭЕ).

Положения, выносимые на защиту

1. Результаты обработки наблюдений на РАТАН-600 источников микроволнового излучения на диске и над лимбом, отождествленных с постэруптивными аркадами, и оценки основных характеристик их излучения на различных стадиях развития аркад.

2. В исследованиях эволюции спектральных и поляризационных характеристик микроволнового излучения вспышечно-активных изолированных областей по данным РАТАН-600 выявлено появление в структуре области за 2-4 дня до мощной вспышки «пекулярного» радиоисточника, развитие которого отражает изменение магнитной конфигурации в результате сдвиговых и вращательных движений, всплытия нового магнитного поля.'

3. На ранней постэруптивной фазе событий средней мощности в магнитосфере активной области образуется облако горячей плазмы, тепловое излучение которого доминирует в микроволновом и мягком рентгеновском излучении. Источник этого излучения располагается непосредственно над вершинами корональных петель, наблюдаемых в крайнем ультрафиолете.

4. В результате комплексного анализа нестационарных процессов в мощных эруптивных вспышках с длительной фазой затухания (ЬБЕ) с привлечением спектрально-поляризационных наблюдений на РАТАН-600 оценены параметры плазмы в аркадах на поздней постэруптивной фазе (Г=5-10МК, плотность 5хЮ9-Зх1010ст"3); показано наличие вклада нетепловой компоненты в радиоизлучение аркад, что свидетельствует о продолжительном нагреве и длительном удержании ускоренных электронов в магнитных ловушках.

Научная новизна работы:

• Впервые исследована динамика вспышечных корональных петель в эруптивных событиях различной мощности на диске и на лимбе с привлечением результатов многоволновых спектрально-поляризационных наблюдений Солнца на РАТАН-600.

• Впервые показано, что развитие «пекулярного» источника микроволнового излучения, выявленного по эволюции спектральных и поляризационных характеристик микроволнового излучения активной области за несколько дней до мощной вспышки, отражает изменение магнитной конфигурации в результате сдвиговых и вращательных движений элементов области.

• Впервые показано, что на ранней постэруптивной фазе событий средней мощности образуется большое облако горячей замагниченной плазмы, тепловое излучение которой доминирует в микроволновом и мягком рентгеновском излучении источника в районе вершин аркад.

• Впервые спектрально-поляризационные наблюдения Солнца на РАТАН-600 использованы в комплексном анализе физических процессов и определении параметров плазмы в постэруптивных аркадах на фазе затухания ЬБЕ-событий.

Научное и практическое значение работы:

Полученные результаты, касающиеся исследования динамики вспышечных петель, определения параметров плазмы и физических процессов в постэруптивных аркадах на разных фазах их развития позволяют построить адекватный сценарий развития вспышек различных типов, создать модель и развить теорию вспышек, понять природу эруптивных процессов на Солнце и выяснить, какие факторы влияют на формирование межпланетной среды и от чего зависит геоэффективность проявлений солнечной активности.

Выявление «пекулярного» источника в микроволновом излучения активной области за несколько дней до мощных геоэффективных вспышек следует учитывать при создании научно-обоснованных методов прогноза солнечных эруптивных событий, воздействующих на околоземное пространство и земную атмосферу. Содержание работы

Во Введении обоснована актуальность работы, сформулирована цель исследования, конкретные задачи для ее достижения и методы их решения. Показана роль радиоастрономических наблюдений в исследовании нестационарных (эруптивных) процессов на Солнце. Приведем краткое изложение содержания диссертации по главам.

В Главе 1 «Радиотелескоп РАТАН-600 как инструмент для солнечных исследований» в разделе 1.1. приводятся основные параметры антенной системы радиотелескопа РАТАН-600, состоящей из Южного сектора антенны и плоского перископического зеркала (Ю+П), на которой регулярно проводятся наблюдения Солнца. Размер диаграммы направленности антенной системы Ю+П по уровню 1/2 мощности составляет 17"х13' на волне 2.0см. Приведены параметры приемно-регистрирующей аппаратуры, которую постоянно совершенствовали на протяжении более 30 лет и продолжают развивать сотрудники Группы солнечных исследований (CAO) под руководством В.М. Богода (Богод, 2007).

Регулярные многоволновые наблюдения Солнца на РАТАН-600 начали проводиться с ноября 1974г. В большинстве случаев это были транзитные наблюдения в меридиане, но в отдельные периоды велись дополнительные наблюдения в 3-7 азимутах. В данной работе для исследования нестационарных (эруптивных) явлений на Солнце из огромного архива наблюдательных данных были выбраны именно те события, которые наблюдались не только в меридиане, но и в азимутах. В настоящее время, кроме ежедневных транзитных наблюдений Солнца в меридиане, эпизодически используется режим многоазимутальных наблюдений.

В разделе 1.2 описывается методика наблюдений на РАТАН-600 тех солнечных эруптивных событий, исследование которых составило содержание данной работы. Для выбора наблюдательного материала использовали как архив наблюдательных данных РАТАН-600 за три одиннадцатилетних цикла солнечной активности, так и текущие наблюдения. Выбор анализируемых эруптивных событий основывался на их значимости с точки зрения получения астрофизической информации, способствующей достижению цели работы — исследование эволюции и динамики вспышечных корональных петель. При' этом учитывалась полнота и качество наблюдательного материала, полученного как на РАТАН-600, так и на других радиоастрономических инструментах, а также с космических аппаратов и в наземных обсерваториях в различных диапазонах солнечного излучения.

В разделе 1.3 описаны методы обработки наблюдательного материала. Основное внимание уделено точности определения наблюдательных характеристик исследуемых источников радиоизлучения (положение на диске Солнца и за его пределами, поток излучения, угловой размер, процент круговой поляризации). Описана методика выделения источника над уровнем излучения спокойного Солнца в центральной части солнечного диска и около лимба,.учет и исключение паразитных сигналов в канале поляризации. Изложены методы абсолютной калибровки потока радиоисточников с учетом результатов наблюдений невозмущенного Солнца в период минимума солнечной активности и наблюдений опорных источников. Полученные на РАТАН-600 данные сопоставлялись с данными других крупных радиотелескопов микроволнового диапазона (БПР, ССРТ и МоРШ), а также с интегральными потоками Солнца, измеренными на станциях Службы Солнца (Тоуока\¥а/МоЬеуата, Ойаша/РепНсШп, ЬеагтопШ и др.). Для учета влияния различных ошибок, возникающих при реализации многоазимутального режима наблюдений на Ю+П, использовались результаты наблюдения стабильных радиоисточников в разных азимутах.

Обработка данных выполнялась с помощью пакета программ, разработанных В.И. Гараимовым (Гараимов, 1997).

В Главе 2 «Особенности микроволнового излучения активных областей на Солнце перед мощными геоэффективными эруптивными событиями» в разделе 2.1. дан обзор результатов, касающихся этой проблемы, полученных на РАТАН-600 и других радиотелескопах.

В начале 80-х годов на основе регулярных многоволновых наблюдений на РАТАН-600 ряда активных областей на Солнце, отличающихся высокой вспышечной активностью, были выделены компактные «пекулярные» источники радиоизлучения (ПИ) накануне эруптивных событий. В коротковолновой части сантиметрового диапазона их излучение доминировало над остальными деталями активных областей. «Пекулярность» этих источников заключается в том, что их трудно интерпретировать как обычные компоненты активных областей (пятенные источники, флоккульное излучение, излучение корональ-ной конденсации, гало). По своему положению ПИ проектируются на линию раздела полярностей фотосферного магнитного поля в районе наиболее тесного сближения теней пятен с противоположными знаками магнитного поля, находящихся в одной общей полутени. Характерные размеры ПИ 10-30 сек дуги. Они отличаются большими значениями яркостных температур (до 10 МК) на волне 4см, высоким спектральным индексом на коротких см-волнах, умеренной степенью поляризации. Максимум спектра потоков этих источников достигается на волне около Зсм. (например, Akhmedov et al., 1986; Боровик и др., 1989). Высокая яркостная температура ПИ свидетельствует о том, что ПИ диагностируют в короне на высотах порядка 10000км области высокого энерговыделения, устойчивые в течение нескольких дней, которые можно связать с процессом пересоединения магнитных силовых линий в токовом слое, приводя-щем к нагреву плазмы и ускорению частиц (Somov, 1986; Ватрушин, Коржавин, 1989).

По данным радиогелиографа Nobeyama (NoRH) на волне 1.76см при анализе двумерных изображений ряда активных областей, производящих мощные вспышки и корональные выбросы массы (СМЕ), были выявлены компактные и яркие радиоисточники над нейтральной линией фотосферного магнитного поля (NLS - Neutral Line Sources). Как показано в работе (Руденко и др., 2007), появление в активной области одного или нескольких NLS является фактором прогноза (за 1-3 дня) мощных вспышек класса X большой продолжительности. При этом вершина петли NLS расположена в основании токового слоя, что обеспечивает постоянное поступление в петлю NLS тепла, плазмы и, вероятно, нетепловых частиц (Уралов и др., 2007). Естественно предположить, что «пекулярные» источники и NLS имеют общую природу, однако это утверждение требует дополнительного рассмотрения.

Многолетние наблюдения Солнца на РАТАН-600 привели к обнаружению ряда других свойств в излучении вспышечно-продуктивных областей. Это -эффект «потемнения» в активной области перед мощной вспышкой, природа которого связывается с появлением плотного волокна; явление уярчения или понижения поляризованного излучения в некоторой части диапазона 2-5 см; двойная инверсия знака поляризации в узком диапазоне частот, которая объясняется образованием «провалов» (dips) в магнитном поле (Tokhchukova, Bogod, 2003; Bogod, Yasnov, 2009).

В ряде недавно выполненных работ проведено исследование предвспы-шечных состояний активных областей, связанных с эруптивными событиями. На основе комплексного анализа данных больших солнечных радиотелескопов

- РАТАН-600, БПР, ССРТ, РТ-22 (КрАО), ИоБШ (например, Кардаполова и др., 2008) было зарегистрировано всплывание нового магнитного потока в пределах старой группы пятен накануне активных событий, сделан вывод о том, что нетепловые процессы протекают в квазиспокойном состоянии активной области в течение нескольких дней, предшествующих выбросу.

По результатам наблюдений Солнца на БПР в период высокой вспышечной активности в октябре 2003г была подтверждена правомерность применения критерия «Танака-Эноме» для прогноза мощных вспышек и уточнен его физический смысл (Борисевич, 2004).

В разделе 2.2. исследована эволюция микроволнового излучения активной области (АО) 10930, связанной с геоэффективной вспышкой Х3.4/4В (с энергиями протонов более 100 МэВ) 13 декабря 2006г (минимум 23-го цикла солнечной активности). В этот период на Солнце наблюдалось развитие комплекса активности, основным элементом которого на протяжении четырех оборотов являлась изолированная компактная АО с крупным пятном. В декабре 2006г в этой области произошла серия вспышек, две из которых были высоких рентгеновских классов - Х9 (5.12.06) и Х3.4 (13.12.06). Наиболее благоприятные условия для наблюдений этой области на РАТАН-600 в ее предвспышеч-ный период представились перед вспышкой 13.12.06, которая произошла на диске через два дня после пересечения АО центрального меридиана. По данным спутников 80Н0/М01 и Нтойг за три дня до вспышки в области начались заметные сдвиговые движения, а за день до вспышки отмечалось вращения основного пятна и окружающих его элементов против часовой стрелки — завихренность (Язев, Савинкин, 2007). В компактной группе происходило развитие нового магнитного потока в пределах полутени основного пятна с ядром противоположной полярности. Ежедневные многоволновые наблюдения Солнца на РАТАН-600 в диапазоне 1.8-5.0см выявили следующие особенности микроволновых характеристик АО: в период, предшествующий мощной геоэффективной вспышке, спектры интегрального потока АО, растущие с длиной волны, имели явно выраженный локальный максимум в районе 3 см, который не наблюдался после вспышки, когда спектр соответствовал тепловому магнито-тормозному излучению радиоисточника, связанного с основным пятном группы. Вид спектров в период, предшествующий вспышке, интерпретируется как результат наложения спектра «пекулярного» радиоисточника, появившегося в результате изменения магнитной конфигурации АО, на спектр источника, связанного с головным пятном.

К аналогичному выводу пришли авторы работы (Борисевич и др., 2007), проследившие эволюцию микроволновых характеристик этого активного комплекса на протяжении четырех оборотов Солнца (ноябрь 2006г — февраль 2007г) по наблюдениям на БПР с умеренным пространственным разрешением на четырех длинах волн в диапазоне 2.7-20 см.

В разделе 2.3. исследована эволюция группы >ЮАА 7321, в которой 2 ноября 1992г за лимбом произошла мощная вспышка Х9. Эта область, образовавшаяся на диске 24 октября, быстро развивалась и в период максимальной фазы своего развития представляла компактное образование со сложной магнитной конфигурацией. О развитии «пекулярного» источника в активной области в период, предшествующий вспышке Х9, свидетельствуют спектры, интегрального потока АО с максимумом на волнах 3-3.5см. Вывод подтвержден и анализом интегральных потоков радиоизлучения Солнца по данным патрульных наблюдений в рамках Службы Солнца. По данным УоккоН/ЗХТ и ЫоКН (1.76 см) накануне вспышки Х9 в этой области был зарегистрирован источник над нейтральной линией фотосферного магнитного поля (ЛЬЭ), отождествленный с областью магнитного пересоединения (Уралов и др., 2007), который, возможно, по своей природе тождественен «пекулярному» источнику.

Анализ спектрально-поляризационных характеристик микроволнового излучения5 двух рассмотренных изолированных вспышечно-активных областей и результаты, полученные ранее (в 80-х годах) группой ГАО на РАТАН-600 и из наблюдений солнечных затмений, позволяют сделать вывод, что выявление пекулярного» источника в микроволновом излучении активной области является одним из типичных индикаторов последующего повышения вспышечной активности группы пятен.

В Главе 3 «Микроволновые наблюдения области NOAA 9236 -источника серии гомологических быстрых мощных вспышек» приведены результаты наблюдений на РАТАН-600 вспышечно-активной области 9236 и произошедшей в ней вспышки (M3.5/2N) 25 ноября 2000г.

На основе статистического анализа однородных данных о мягком рентгеновском излучении Солнца выделено три типа вспышек: быстрые события, длящиеся не более 30 мин; типичные двухленточные вспышки с длительностью до 1-2 часов и редкие, очень длительные события (LDE — Long Duration Event). Последние включают в себя вспышки со сложной пространственно-временной структурой. В них один или несколько эпизодов импульсного энерговыделения сопровождаются формированием постэруптивных петель. Наиболее слабые из LDE обычно связаны с выбросом волокон. Подъем арочной системы, как правило, останавливается на высотах от 30 до 100 тыс. км, но в редких случаях магнитные петли в так называемых динамических вспышках уходят в межпланетное пространство.

Исследование микроволнового излучения области NOAA 9236 по данным РАТАН-600 проводилось в рамках международной программы «МЕОС» (Moreton/EIT Observing Campaign), проходившей с 6 ноября по 8 декабря 2000г, целью которой было изучение предвспышечного и послевспышечного состояний активных областей (Боровик и др., 2001).

В. разделе 3.1. представлена эволюция группы пятен и ее микроволнового излучения в процессе прохождения группы по диску Солнца с 17 по 30 ноября 2000г. Первоначально группа состояла из большого головного пятна северной полярности и мелких пятен в хвостовой части южной полярности. По данным микроволновых наблюдений на NoRH (1.76 см), ССРТ (5.2 см) и РАТАН-600 (1.7-30 см), в этот период характеристики поляризованного микроволнового излучения этой активной области соответствовали типичным средним характеристикам биполярных активных областей.

23 ноября вокруг головного пятна начали появляться мелкие пятна различной полярности, происходило активное всплытие нового магнитного потока, однако площадь группы существенно не изменялась. В период с 24 по 26 ноября группа характеризовалась высокой вспышечной активностью. В ней за указанные три дня произошло 5 вспышек X и 3 вспышки М (GOES класс). Вспышки происходили примерно с интервалом в 10 часов и были короткими. Продолжительность их максимальной фазы была не более 34 мин.

Появление такой серии гомологических мощных вспышек было связано с двумя особенностями группы. Первая - группа находилась в холме крупномасштабного магнитного поля. Она включала в себя головное пятно и несколько мелких пятен. Корональные петли, выходившие из пятна или его ближайшей окрестности, быстро замыкались, не поднимаясь на высоты более 30000км: Вторая особенность состояла в том, что с 24 ноября началось активное всплытие нового магнитного потока к юго-западу от головного пятна и в области, расположенной к северо-востоку от него, вне полутени, но достаточно близко от нее. Появляющиеся мелкие пятна двигались от северо-восточной точки вокруг пятна по и против часовой стрелки со скоростью 150-300 м/с. В этой группе наблюдались сдвиговые движения на большем расстоянии от головного пятна, чем в событии перед вспышкой 13 декабря 2006. Этот фактор обусловил регулярное накопление энергии магнитной конфигурации и ее высвобождение посредством серии мощных вспышек. Мягкое рентгеновское излучение гомологических вспышек в АО 9236 согласуется с моделью квазистационарных петель без образования гигантских петель, характерных для длительных вспышек (Лившиц, Бадалян, 2004).

В ноябре 2000г многоволновые наблюдения Солнца на РАТАН-600 проводились в меридиане и в 2-х азимутах в диапазоне 1.7-30 см с анализом круговой поляризации. Время наблюдений на РАТАН 23, 24 и 26 ноября совпало с интервалами между вспышками, и на записях видна исключительная стабильность структуры локального источника микроволнового излучения этой АО между вспышками. Наиболее интересными представляются результаты, полученные 25 ноября, когда моменты наблюдений Солнца на РАТАН-600 проводились за час до вспышки M3.5/2N, в момент, непосредственно предшествующий включению взрывного энерговыделения и на фазе спада вспышки.

В разделе 3.2. приводятся результаты наблюдений этой компактной вспышки на РАТАН-600. Отмечены следующие особенности в коротковолновой части микроволнового диапазона (2-5 см): за час до вспышки к западу от головного пятна зарегистрирован поляризованный источник, знак поляризации которого был обратным по сравнению с источником, отождествленным с головным пятном. Непосредственно перед вспышкой обратный знак поляризации у появившегося западного источника не регистрировался; отмечено уменьшение интенсивности источника над головным пятном на всех волнах используемого диапазона на 20-40%, а также уменьшение его углового размера. На фазе затухания вспышки интенсивность источника, связанного с головным пятном, восстановилась, а спектр потока развившегося западного источника оказался практически плоским. Особенности эволюции поляризованного источника, по-видимому, вызваны вращением системы корональных петель, участвующих в сдвиговом движении.

Наблюдавшиеся изменения параметров и структуры микроволнового источника в процессе развития вспышки отразили эволюцию активной области. Основное энерговыделение локализовалось во вспышках в западной петле 24 и 25 ноября, а затем переместилось в петлю в южной части полутени основного пятна. Это отчетливо видно по положению источников жесткого рентгеновского излучения по данным Yohkoh для обсуждаемых вспышек (Nitta, Hudson, 2001). Изменения магнитотормозного излучения основного пятна и развившегося источника с противоположным знаком поляризации связаны со сложной эволюцией магнитной конфигурации. На коротких см-волнах за час до вспышки наблюдалась петля, соединявшая точку полутени основного пятна с точкой противоположной полярности. Сдвиговое движение приводит к изменению положения одного из оснований петли и возможному ослаблению магнитного поля противоположной полярности в ходе вспышки. Это проявляется в эволюции поляризованного источника на микроволнах.

На основе изучения микроволновых характеристик изолированной группы пятен, расположенной вдали от нейтральной линии крупномасштабного магнитного поля, выявлена связь эволюции поляризованного излучения области со сдвиговыми движениями пятен в группе. Соответствующее изменение магнитной конфигурации привело к возникновению серии быстрых мощных вспышек.

В Главе 4 исследованы нестационарные процессы с длительной фазой затухания (1Л)Е). Современные наблюдательные данные позволяют различать отдельные эпизоды мощных вспышек, каждый из которых состоит из выброса (эрупции) и образования системы корональных петель, заполненных горячей плазмой. В некоторых случаях после образования плотных вспышечных петель происходит их свободное высвечивание. В других эпизодах петли или долго существуют вследствие дополнительного нагрева плазмы близ вершин, или происходит последовательное образование все новых и новых петель. На заключительной стадии таких событий наблюдается подъем всей системы постэруптивных петель — образуется гигантская арочная система. В этой главе рассмотрены отдельные этапы нестационарных (эруптивных) событий (ЫЗЕ) различной мощности на основе комплексного анализа данных в широком энергетическом диапазоне, включая данные РАТАН-600.

Коротковолновые радионаблюдения на диске дают информацию о процессах вблизи солнечной поверхности на самой ранней стадии развития нестационарного явления. В разделе 4:1; приведены результаты исследования эруптивного события на диске 23.11.2000г и связанных с ним явлений на Солнце.

Координаторами программы «МЕОС» было предложено следить за распавшейся активной областью МЭАА 9238, в которой было зафиксировано дрожание волокна, что предвещало выброс волокна и корональный выброс массы (СМЕ). Эруптивное событие было вызвано всплыванием нового магнитного потока в группе 9231. Это привело к вспышке C5.4/1F в соседней, распавшейся накануне активной области NOAA 9238, выбросу волокна и СМЕ, который распространялся со скоростью 500-600км/с. Предэруптивная, эруптивная и постэруптивная фазы этого события были исследованы на основе данных в различных диапазонах: EUV (SOHO/EIT), мягкого рентгеновского (Yohkoh/SXT и GOES), микроволнового (1.76 см NoRH, 5.2 см ССРТ и 1.8-30 см, РАТАН-600) диапазонов. Привлекались также На фильтрограммы (Yunnan Observatory), магнитограммы (SOHO/MDI) и изображения короны (SOHO/LASCO).

Радиоизлучение постэруптивной аркады было зарегистрировано на РАТАН в виде протяженного интенсивного источника в том участке диска Солнца, где накануне произошла вспышка с выбросом волокна. Одновременно в этой же области наблюдалось яркое свечение в мягком рентгеновском диапазоне (Yohkoh/SXT) и в линиях УФ-диапазона (SOHO/EIT). На радиогелиографе Nobeyama (NoRH) и ССРТ также регистрировался интенсивный микроволновый источник до конца наблюдений на этих инструментах.

Полученные на РАТАН-600 спектральные характеристики радиоизлучения постэруптивной аркады (плоский спектр потока (~2 с.е.п.) и постоянный размер л

70-80)" в диапазоне 1.7-7.5см, спектр яркостных температур (ГВ~Х,) соответствуют оптически тонкому тепловому тормозному излучению горячей плазмы. Это подтверждается оценкой потока радиоизлучения по данным GOES. Мера эмиссии излучающего источника по лучу зрения составила ЕМ=(3-6)xl О28 cm"5, О соответствующая электронная плотность Nc=(2-3) х 10 cm" , температура плазмы 3-4 МК. Степень поляризации излучения по данным РАТАН составила (7-10)% на самой короткой волне используемого диапазона 1.8см, что согласуется с данными на волне 1.76 см (NoRH). В рамках теплового тормозного механизма излучения в присутствии однородного магнитного поля по степени поляризации оценена напряженность продольной составляющей коронального магнитного поля В~200 Гс на высоте около 10 тыс. км. Экстраполяцией фото-сферного магнитного поля в потенциальном приближении получено В = 75 Гс (Rudenko, 2001). Процесс формирования постэруптивной аркады продолжался более четырех часов и сопровождался проявлениями, характерными для вспышек, но со значительно более низкими энергетикой и темпом — продолжающимся энерговыделением в короне и перестройкой магнитно-петельной конфигурации, видимым расширением петель. По данным, полученным разными методами в разных диапазонах, сделаны оценки физических условий во время события, согласие которых подтверждает преимущественно тепловой характер процессов.

В разделе 4.2. приведены результаты микроволновых наблюдений на РАТАН-600 начальной фазы формирования постэруптивной аркады в событиях на лимбе 25.01.2007, 31.07.2004 и 2.12.2003.

1) В ходе наблюдений Солнца в диапазоне 1.8-5.0 см на РАТАН-600 в 7 азимутах с интервалом 35 минут было зарегистрировано микроволновое излучение развивающейся постэруптивной аркады в активном событии у Е-лимба 25 января 2007г, которое состояло из широкомасштабного СМЕ и связанной с ним вспышки С6.3 (GOES) за лимбом. В течение 3.5 часов над восточным лимбом наблюдался радиоисточник, максимум излучения которого проектировался на вершину формирующейся аркады (согласно наблюдениям в линии 195 А на SOHO/EIT). Интенсивность микроволнового излучения была высокой непосредственно после вспышки в начале образования аркады, затем она заметно уменьшалась. Характер спектра полного потока излучения аркады менялся со временем. Через 30 мин — 1 час после максимума вспышки преобладало тепловое излучение с небольшой добавкой нетепловой компоненты. Параметры плазмы на начальной фазе формирования аркады, оцененные по микроволновому излучению, составили Т^б^МК и 7^=2.3 хЮ10ст"3. В дальнейшем интенсивность теплового излучения заметно падала. Данные метрового диапазона

ИЗМИРАН и Learmonth) показали, что через 3 часа после импульсной фазы этого события средней мощности нетепловые процессы отсутствовали.

2) Исследована эволюция микроволновых характеристик формирующейся постэруптивной аркады в активном событии на западном лимбе 31 июля 2004г. В зашедшей за лимб активной области произошли две последовательные вспышки С8.4 и С5.3 (GOES) с длительной фазой затухания (LDE). На LASCO/C2 был зарегистрирован СМЕ, двигавшийся со скоростью 1190 км/с. Процесс подъема петель постэруптивной аркады наблюдался по данным SOHO/EIT (195 А) в течение 15 часов.

На РАТАН-600 в течение 4 часов регистрировалось радиоизлучение Солнца на ряде волн см-диапазона. Наблюдения проводились в пяти азимутах с интервалом в 1 час. Первое наблюдение было выполнено через 24 мин после максимума первой вспышки. Микроволновое излучение радиоисточника над западным лимбом, отождествленного с верхней частью постэруптивной аркады, было интенсивным на начальной стадии развития аркады и затем постепенно уменьшалось по мере подъема аркады. По данным. RHESSI в ходе эруптивного события было отмечено возрастание рентгеновского потока в каналах 3-6, 6-12, 12-25 КэВ, максимум которого совпал с импульсной фазой вспышки. Спектры полного потока радиоизлучения аркады в диапазоне 1.8-5.0 см свидетельствовали о преимущественно тепловом тормозном излучении оптически тонкой плазмы на ранней стадии развития аркады с постепенным уменьшением доли теплового излучения на более поздних фазах и о возрастании нетепловой компоненты, связанной, по-видимому, с ускоренными частицами. Этот вывод был подтвержден анализом спектров рентгеновского излучения по данным RHESSI. По микроволновому излучению аркады были определены параметры

О "3 плазмы на ранней фазе ее образования: Т= 1.5 МК, А^е = 5.1 х 10 cm" . Показана аналогия эволюции микроволновых характеристик формирующейся аркады в событиях 31.07.04 (на W-лимбе) и 25.01.07 (на Е-лимбе). Различие, параметров плазмы на ранней стадии формирования аркад для этих двух событий может быть связано с различным сценарием развития вспышек.

3) На западном лимбе Солнца 2 декабря 2003г произошло эруптивное событие, состоящее из выброса волокна, серии вспышек класса С (GOES), СМЕ и обширного димминга. После импульсной фазы спектр регистрируемого микроволнового излучения формирующейся аркады (по данным РАТАН-600) свидетельствовал о доминировании теплового излучения.

В разделе 4.3. рассмотрены физические процессы в постэруптивных аркадах на фазе затухания LDE-событий.

Авторы ряда исследований постэруптивных аркад за два последних десятилетия неоднократно приходили к выводам о чрезмерно высокой поляризации их микроволнового излучения, предположительно из-за вклада излучения нетепловых электронов (например, Urpoet al., 1986; Borovik et al., 1989); о продолжительности существования постэруптивных петель, значительно превосходящей оцениваемые времена охлаждения, из-за продолжающегося энерговыделения; о превышении плазменного давления магнитного давления (плазменная р > 1) в их горячих вершинах (Ichimoto et al., 1994). Ключевую информацию для проверки справедливости этих выводов и предположений дали наблюдения в высокотемпературной (8-10-МК) линии Mg XII на комплексе КОРОНАС-Ф/СПИРИТ (Zhitnik et al., 2003а) в совокупности с многоволновыми наблюдениями на РАТАН-600 и данными других диапазонов солнечного излучения. При анализе комплекса данных было установлено, что все упомянутые факты получают подтверждение и объясняются в рамках стандартной модели вспышки («CSHKP») применительно к поздней постэруптивной стадии.

В данном разделе приведены результаты комплексного анализа долгожи-вущих постэруптивных аркад в событиях на лимбе 2 ноября 1992г, 22 октября 2001г. и 28-30 декабря 2001г.

1) 2 ноября 1992г интенсивный источник радиоизлучения над лимбом был зарегистрирован на РАТАНе через 6 часов после мощной вспышки Х9 (GOES) в зашедшей активной области. К этому времени над лимбом регистрировались высокие (50000 км) петли в линии На, над которыми, по данным Уоккок/ЗХ.Т, располагались группы диффузных рентгеновских петель с ярким ядром в верхушке петель. Длительно регистрируемое жесткое рентгеновское излучение и продолжающиеся более 3 часов после начала вспышки микроволновые всплески свидетельствовали о длительном энерговыделении в области послевспы-шечной аркады. Наблюдаемое время охлаждения петель на стадии затухания события превосходило расчетное, что свидетельствовало о длительном поступлении энергии в аркаду после вспышки. По данным Уоккок через 6 часов после вспышки в вершине аркады температура плазмы 10 МК и плотность Агс=3.5х10шст"3. Магнитное поле, полученное как результат экстраполяции фо-тосферного магнитного поля на высоту 50000 км, равно ЗОГс. Соответственно, в вершине аркады /?=2.7, на что впервые было обращено внимание авторами работы (1сЫто1:о а1., 1994). Спектр потока радиоисточника (по данным РАТАН), отождествленного с верхней частью аркады, растущий с длиной волны в диапазоне (2-6) см, свидетельствует о наличии нетепловой компоненты в излучении этого источника.

2) 22 октября 2001 г наблюдаемый на РАТАНе источник радиоизлучения над лимбом отождествлялся с аркадой петель, зарегистрированной в линиях УФ, мягком рентгене и на микроволнах на радиотелескопах №>1Щ и ССРТ. Аркада образовалась после трех корональных выбросов массы (СМЕ), один из которых сопровождался вспышкой М1/1Р. В области верхушек петель в линии MgXII 8.42 А (КОРОНАС/Ф) наблюдалось крупномасштабное яркое образование шарообразной формы. На основе комплексного анализа данных различных инструментов в разных энергетических диапазонах было определено, что через несколько часов после эруптивного события температура в вершине

О 1 аркады Т ~ 5.5-8 МК и плотность (5-9) х 10 сш". Магнитное поле в области горячего коронального образования на высоте 100000 км составляет около 7 Гс (получено методом экстраполяции фотосферного поля в потенциальном приближении). Соответственно в вершине постэруптивной аркады (3 > 1. Данные микроволнового диапазона (РАТАН-600, КТоИН и ССРТ) свидетельствуют о том, что в радиоизлучении коронального источника, отождествленного с вершиной аркады, присутствует нетепловая компонента. Этим объясняется и завышенная величина магнитного поля (около 300 Гс на высоте 100000 км), которая в предположении чисто теплового тормозного механизма излучения следует из полученной из наблюдений на КГоКН и РАТАН-600 степени поляризации микроволнового источника, отождествленного с постэруптивной аркадой.

3) После эруптивных событий 28 октября 2001 г, связанных с восходящей активной областью, состоящих из двух СМЕ, один из которых был высокоскоростной и сопровождался вспышкой балла Х4, в течение двух дней над лимбом наблюдалась аркада петель в линиях УФ, крупномасштабное образование в линии XII 8.42 А (КОРОНАС-Ф) и источник микроволнового излучения (РАТАН-600, №>1Ш) в короне на высоте 70-120 тыс. км. Температура плазмы —

10 3 около 10МК и плотность 10 сш" в горячем «магниевом» образовании, отождествленном с верхней частью постэруптивной аркады (по данным спектрогелио-метра РЕС-К комплекса КОРОНАС-Ф/СПИРИТ). Растущие с длиной волны в диапазоне 2-6 см потоки радиоисточников над лимбом, зарегистрированных на РАТАН-600 29 и 30 декабря, показывают наличие нетепловой компоненты в их излучении.

В результате комплексного анализа мощных нестационарных событий определены физические условия плазмы (температура 5-10 МК и плотность 5х 109 - Зх1010сш"3) в аркадах на поздней постэруптивной фазе и показано влияние вклада нетепловой компоненты в радиоизлучение вершин аркад. Полученные параметры свидетельствует о продолжительном нагреве, длительном удержании ускоренных частиц в ловушках и возможном дополнительном ускорении частиц при затухании явлений.

Исследования постэруптивных арочных систем выявили несколько возможных сценариев их формирования. Для большинства слабых событий, связанных с выбросом волокон или с некоторыми рентгеновскими вспышками класса С, выявлено образование облака, заполненного горячей замагниченной плазмой на ранней стадии формирования постэруптивной аркады. В этих случаях тепловое тормозное излучение доминирует в микроволновом и мягком рентгеновском излучении источника, расположенного в непосредственной близости от вершины арок. Эти выводы подтверждаются результатами наблюдений в дециметровом и метровом диапазоне, а также в более жестком рентгеновском диапазоне по данным 1ШЕ881. В мощных ЬОЕ-событиях вклад нетепловых процессов прояв-ляется в широком диапазоне излучения как на импульсной фазе, так и на фазе затухания, и свидетельствует о длительном постэруптивном энерговыделении высоко в короне.

В Заключении перечисляются основные результаты работы. Делается вывод о важности проведения исследований нестационарных явлений на Солнце в микроволновом диапазоне, потенциал которых в настоящее время не исчерпан и не реализован в полной мере как для фундаментальных исследований солнечных эруптивных явлений, так и для практических целей их прогноза и оценки их геоэффективности (например, см. Гречнев, 2007); о необходимости, в частности, проведения спектрально-поляризационных радионаблюдений, Солнца на РАТАН-600 в режиме многоазимутальных наблюдений для повышения временного разрешения радиотелескопа и для осуществления двумерного многоволнового картографирования.

Заключение

Исследованы характерные особенности эволюции и динамики корональ-ных петель, формируемых в процессе солнечных эруптивных событий различной мощности, и их физические характеристики по спектрально-поляризационным наблюдениям в микроволновом диапазоне на радиотелескопе РАТАН-600 с привлечением данных других энергетических диапазонов.

Получены следующие результаты: - по данным РАТАН-600 проведен анализ микроволновых характеристик ряда активных областей, связанных с эруптивными событиями различной мощности, который показал:

1. Эволюция спектральных характеристик микроволнового излучения двух" вспышечно-активных изолированных областей, связанных с мощными геоэффективными вспышками, показала появление в структуре области за 2-4 дня до мощного события, «пекулярного» радиоисточника, отразившего изменение магнитной конфигурации активной области в результате сдвиговых и вращательных движений, всплытия нового магнитного поля. Учитывая аналогичные результаты, полученные ранее (в 80-х годах) группой ГАО на РАТАН-600 и из наблюдений солнечных затмений, можно сделать вывод, что выявление «пекулярного» источника в микроволновом излучении активной области является одним из индикаторов последующего повышения ее вспышечной активности.

2. Эволюция поляризованного микроволнового излучения изолированной (расположенной вдали от нейтральной линии крупномасштабного магнитного поля) активной области отразила специфику магнитной конфигурации АО со всплывающими магнитными полями, при которой энергия эволюционирующего магнитного поля накапливается и примерно каждые 10 часов выделяется в виде мощной непродолжительной вспышки. Отмечены изменения поляризованного излучения за час до импульсной фазы одной из вспышек, обусловленные эволюцией магнитной структуры АО в результате сдвиговых движений и всплытия новых магнитных полей.

3. Анализ трех эруптивных событий на лимбе показал, что на ранней постэруптивной фазе исследованных событий средней мощности (с рентгеновскими вспышками класса С) образуется большое облако горячей плазмы, тепловое излучение которой доминирует в микроволновом и мягком рентгеновском излучении источника, расположенного в непосредственной близости от вершины арок. Эти выводы подтверждаются результатами наблюдений в дециметровом и метровом диапазоне, а также в более жестком рентгеновском диапазоне по данным 1ШЕ881.

4. В результате комплексного анализа нестационарных процессов в мощных эруптивных вспышках с длительной фазой затухания (ХЛЭЕ) с привлечением данных спектрально-поляризационных наблюдений на РАТАН-600 оценены параметры плазмы в аркадах на поздней постэруптивной фазе (Г=5-10МК, плотность 5х109-ЗхЮ10 см"3); показано наличие вклада нетепловой компоненты в радиоизлучение аркад, что свидетельствует о продолжительном- нагреве и длительном удержании ускоренных электронов в магнитных ловушках.

Таким образом, полученные на РАТАН-600 результаты регулярных многоволновых спектрально-поляризационных наблюдений свидетельствуют о важности их использования для исследования нестационарных процессов на Солнце. В настоящее время потенциал исследований Солнца в микроволновом диапазоне не исчерпан и не реализован в полной мере как для фундаментальных исследований солнечных эруптивных явлений, так и для практических целей их прогноза и оценки их геоэффективности (например, см. Гречнев, 2007). В связи с этим, особенно важно развитие спектрально-поляризационных радионаблюдений Солнца на РАТАН в многоазимутальном режиме, обеспечивающем повышение временного разрешения радиотелескопа и осуществление двумерного многоволнового картографирования. Личный вклад автора

Во всех работах [1-18] автор принимал участие в обработке наблюдательных данных, полученных на РАТАН-600, и сопоставлении их с данными других инструментов; в решении ряда методических задач; в анализе и интерпретации результатов наблюдений, а также в постановке задачи и выборе наблюдательного материала в работах [5, 6, 18]. Апробация

Результаты диссертации докладывались на 17 международных и 13 всероссийских конференциях, в период 2002 - 2010гг.

Работа выполнена при поддержке грантов: РФФИ 02-02-16548, 03-02-17357, 0602-16838, 06-07-89002, 08-02-00872; INTAS-181; ОФН РАН, ФНТЦП Договор 16 КИ и др.

Благодарности.

Автор приносит глубокую благодарность за консультацию проф. М.А. Лившицу, а также: В.В. Гречневу, проф. Г.Б. Гельфрейху, А.Н. Коржавину и JI.K. Кашаповой за полезные дискуссии и помощь при выполнении работы; И.М. Чертоку и Г.П. Чернову за предоставление радиоданных (ИЗМИРАН); коллективу сотрудников CAO (рук. М.Г. Мингалиев) и СПбФСАО (рук. В.М. Богод) за обеспечение регулярных наблюдений Солнца на РАТАН-600, а также всем соавторам.

1. Ленинград, N 19 л. В.М. Богод, В.Е. Абрамов-Максимов, В.Н. Дикий, С.М. Ватрушин, C.B.

2. Борисевич Т.П., Венгер А.П., Зверев Ю.К.и др.: 2007, Труды XI Пулковской

3. Ватрушин С.М., Коржавин А.Н.: 1989, Труды 6-го семинара «Специальные теоретические и экспериментальные исследования солнечной плазмы». М.: Наука, с. 100.

4. В .И. Гараимов, 1997: Препринт САО №. 127Т.

5. Г.Б. Гельфрейх: 1972, Астрономический циркуляр №.699, .3.

6. Г.Б. Гельфрейх, JI.B. Опейкина: 1992, Препринт САО №. 96.

7. В.В. Гречнев, С.В. Кузин, A.M. Урнов и др.: 2006, Астр. Вестник, т. 40(4), 314.

8. Гречнев В.В.: 2007, Труды всерос. Конф. «Многочастотные исследования Солнца и современные проблемы солнечной активности», Н.Архыз, 28.092.10.06, 27.

9. Кардаполова Н.Н., Борисевич Т.П., Петерова Н.Г. и др.: 2008, АЖ, 85, №5, 460.

10. Лившиц М.А., Бадалян О. Н.: 2004, АЖ, т. 81, №12, 1138.

11. И.Г. Моисеев, Н.С. Нестеров: 1986, Изв. КрАО, т.74, 112.

12. Парийский Ю.Н., Шиврис О.Н.: 1972, Изв. ГАО, т. 188, 3.

13. Петерова Н.Г., Агалаков Б.В., Борисевич и др.: 2006, АЖ, 83, №8, 762.

14. Руденко И.Г., Руденко Г.В., Уралов A.M.: 2007, Труды всерос. конф. «Многочастотные исследования Солнца и современные проблемы солнечной активности», 28.09-2.10.2006, Н. Архыз, 462.

15. Тохчукова, С.Х., 2002, Препринт САО РАН, № 174, Н. Архыз, 27

16. Уралов A.M., Руденко Г.В., Гречнев В.В. и др.: 2007, Труды всерос. конф. «Многочастотные исследования Солнца и современные проблемы солнечной активности» 28.09-2.10.2006, Н. Архыз, 484.

17. О.Н. Шиврис: 1980, Астрофиз. исслед., Изв. САО, т. 12, 134.

18. Язев С.А., Савинкин М.Ю.: 2007, Труды ВАК-2007, Казань, 173.

19. Altyntzev, А.Т., Grechnev, V.V., Nakajima, Н., Fujiki, К., Nishio, М., Prosovetsky, D.V.:1999, Astron. Astrophys. Suppl., v.l 13, 415.

20. Bogod V.M., Tokhchukova S.Kh.: 2003, Astronomy Letters, v.29, 263.

21. Bogod V.M., Mercier C., Yasnov L.V., 2001, JGR, 106, All, 353.

22. Bogod V.M., Yasnov L.V.: 2001, Astronomy Rep., v.45(8), 643.

23. Bogod V.M., Yasnov L.V.: 2009, Sol. Phys., v.255, 253.

24. Borovik, V.N., Gelfreikh, G.B., Bogod, V.M., Korzhavin, A.N., Kriiger, A.: 1989, Sol. Phys., v.l24, 157.

25. Chertok I.M.: 1997, Proc. of the 5-th SOHO Workshop, «The Corona and Solar Wind near Minimum Activity», Oslo, Norway, 17-20 June 1997 (ESA SP-404, September 1997), 269.

26. Chertok I., Fomichev V., Gorgutsa R. et al.: 1998, in NRO Report, №479, (eds.) T. Bastian, N. Gopalswamy and K. Shibasaki, (Kiyosato, NRO), 203.

27. Chernov, G.P.: 2006, Space Sci. Rev., v. 127, 195.

28. Doschek G.A.: 1999, ApJ, 527, 426.

29. Feldman,U., Seely,J.F., Doschek, G.A., Brown, C.M., Phillips, K.J.H., Lang, J.: 1995, ApJ, v.446, 860.

30. Gallagher, P.T., Dennis, B.R., Krucker, S., Schwartz, R.A., Tolbert, K.: 2002, Sol. Phys., v.210, 341.

31. Gallagher, P.T., Lawrence, G.R., Dennis, B.R.: 2003, ApJ, 588, L53.

32. GaryG., 2001, Solar Phys., v. 203,71.

33. Getman K.V., Livshits M.A.: 2000, Astron. Rep., v. 44(4), 255.

34. Gopalswamy N.: 1998, in NRO Report, №479, eds. T. Bastian, N. Gopalswamy and

35. K. Shibasaki, (Kiyosato, NRO), 141. Gopalswamy, N., Barbieri, L., Oliver, E.W., Lu, G., Plunkett, S.P., Skoug, R.M.:2005a, J. Geophys. Res., 110, A09S00. Gopalswamy, N., Yashiro, S., Liu, Y., Michalek, G., Vourlidas, A., Kaiser, M.L.,

36. Howard, R.A.: 2005b, J. Geophys. Res., 110, A09S15. Hanaoka Y., Kurokawa H, Enome S. et al.: 1994, PASJ, v. 46, №2, 205. Hara, Hirohisa; Watanabe, T.; Harra, L.; Culhane, L.; Cargill, P.; Doschek, G.;

37. Mariska, J.: 2007, AAS, v. 38, 175. Harra-Murnion, L.K., Schmieder, B., van Driel-Gesztelyi, L., et al.: 1998, Astron.

38. M.R. Kundu, V.V. Grechnev: 2001, Earth, Planets and Space, v.53(6), 585. Kundu, M.R., Garaimov, V.l., White, S.M., Krucker, S.: 2004, ApJ, 600, 1052. Lehtinen, N.J., Pohjolainen, S.5 Huttunen-Heikinmaa, K., Vainio, R., et al.: 2008, Sol.

39. Phys., v. 247, 151. Lin H., Kuhn J.R., Coulter R.: 2004, ApJ, 613, L177-L180. Livshits M.A., Badalyan O.G., Belov A.V.; 2002, Astron. Rep., v.46(7), 597. McTiernan J.M., Kane S.R., Loran J.M., Lernen J.R., Acton L.W., HaraH, Tsuneta

40. S., Kosugi T.; 1993, Astroph. J. Let., 416, 91. Maltagliati, L., Falchi, A., Teriaca, L.: 2006, Sol. Phys., v.235, 125. Nindos, A., Alissandrakis, C.E., Gelfreikh, G.B., Borovik, V.N., Korzhavin, A.N.,

41. Rudenko, G. V., Altyntsev, A. T., and Lubyshev, B. I.: 1998, in A. Antalov'a and A.

42. Kucera (eds),JOSO Annual Report 1997,Tatransk'a Lomnica,Slovak Republic,94. Rudenko G.V.: 2001, Sol. Phys., v. 198, 5.

43. Shakhovskaya, A.N., Livshits, M.A., Chertok, LM.:2006, Astron.Rep.,v.50(12),1013. Sheeley, N.R., Warren, H.R., Wang, Y.-M.: 2004, ApJ, v.616, 1224. Shibasaki K.: 2001, ApJ, v.557(l), 326. Somov B.V., 1986, Astron. & Astrophys., v. 163, 210.

44. Tokhchukova S.Kh., Bogod V.M.: 2003, Sol. Phys., v. 212(1), 99.

45. Tsuneta S., Hara H., Shimizu T., Acton L. W., Strong K.T., Hudson. S., Ogawara Y.: 1992, PAS J, v.44, L63.

46. A.M.Uralov, H.Nakajima, V.G.Zandanov,V.V.Grechnev: 2000, Sol.Phys.,v.l97, 275.

47. Urpo, S., Krüger, A., Hildebrandt, J.: 1986, Astron. Astrophys., v.163, p.340.

48. Urpo, S., Teräsranta, H., Krüger, A., Hildebrandt, J., Ru-zdjak, V.: 1989, Astron. Nachr., v.310(6), 423.

49. Yashiro, S., Michalek, G., Akiyama, S., Gopalswamy, N., Howard, R.A.: 2008, ApJ, v.873(2), 1174.

50. Yasnov, Bogod, Fu, Yanr 2003, Sol. Phys., v.215, 343.

51. Yokoyama T., Shibata K.: 1998, ApJ, v.494, LI 13.

52. Yokoyama T., Shibata K.: 2001, ApJ, v.549, 1160.

53. Zhang, J., Dere, K.P., Howard, A.R., Kundu, M.R., White, S.M.: 2001, ApJ, v.549(2), 452.

54. Zhitnik, I.A., Bugaenko, O.I., Ignat'ev, A.P., Krutov, V.V., Kuzin, S.V., Mitrofanov, A.V., Oparin, S.N., Pertsov, A.A., Siemzin, V.A., Stepanov, A.I., et al.: 2003a, Mon. Not. Roy. Astron. Soc., v.338, 67.

55. Zhitnik I., Kuzin S., Bugaenko O., Ignat'ev A., Krutov V., Lisin D., Mitrofanov A., Oparin S., Pertsov A., Siemzin V., Urnov A.:2003b,Adv. Space Res., v.32(12), 2573.

56. Список опубликованных работ с участием автора диссертации:

57. V.V.Grechnev, V.G.Zandanov, A.M.Uralov, V.P.Maksimov, V.G.Rudenko, V.N.Borovik, G.B.Gelfreikh, I.Y.Grigorieva, V.G.Medar, A.N.Korzhavin: 2004, Observations of CME-related phenomena in a wide spectral range. Sol. Phys., v.225, p.379-401.

58. Боровик В.Н., Григорьева И.Ю.: 2004, Постэруптивные аркады по наблюдениям в микроволновом диапазоне на радиотелескопе РАТАН-600//

59. Труды VII Конф. Молодых Ученых «Взаимодействие полей и излучения с веществом», БШФФ, Иркутск, вып. 7, сс. 162-165.