employee from 01.01.2015 until now
V.V. Sobolev Astronomical Institute, Saint Petersburg State University
Sankt-Peterburg, St. Petersburg, Russian Federation
Finland
Kalmyk State University
Sankt-Peterburg, Russian Federation
Sankt-Peterburg, Russian Federation
The SDO/HMI data with an angular resolution of 1 arcsec have been used to explore the differential rotation on the Sun, using an original “p2p” effect on the basis of the movement of small-scale magnetic structures in the photosphere of the Sun. It is shown that a stable p2p artifact inherent in the SDO/HMI data can be an effective tool for measuring the speed of various tracers on the Sun. In particular, in combination with the Fourier analysis, it allows us to investigate the differential rotation of the Sun at various latitudes. The differential rotation curve obtained from the SDO/HMI magnetograms by this method is in good agreement with the curves obtained earlier from ground-based observations.
solar physics, small-scale magnetic structures, differential rotation of the Sun
ВВЕДЕНИЕ
Исследование квазипериодических колебаний различных структур на Солнце в активных областях и вне их играет важную роль в изучении физических параметров солнечной атмосферы [Foullon et al., 2009; Yuan et al., 2011]. Хорошо известны осцилляции Солнца с периодом 3–10 мин, которые можно интерпретировать как распространение МГД-волн вдоль магнитных трубок в активных солнечных образованиях [Thomas et al., 1984; Chelpanov et al., 2015, 2016]. Кроме того, колебания с периодами от 20–40 мин до десятков часов были обнаружены в спектрах мощности солнечных магнитных элементов: солнечных пятен, волокон и факелов [Efremov et al., 2010; Solov’ev, Kirichek, 2014; Smirnova et al., 2013; Kolotkov et al., 2017].
Регулярные периодические процессы, наблюдаемые на Солнце, дают нам надежный эталон времени. Регулярный процесс — это не только гармонические колебания, но и любой процесс, в котором спектр фундаментальной моды четко определен и устойчив. Один из таких процессов, называемый эффектом p2p, имеет место во всех наблюдениях, когда используются дискретные детекторы, например ПЗС. В частности, этот эффект проявляется в наблюдательных данных SDO/HMI (SDO — Solar Dynamics Observatory, HMI — Helioseismic and Magnetic Imager) [Scherrer et al., 2012]. Это паразитный эффект, т. е. артефакт, но он имеет стабильный характер, и поэтому мы можем использовать этот артефакт как эффективный инструмент для изучения различных временных процессов на Солнце. В частности, в данной работе артефакт р2р используется в качестве метода определения скорости трассеров на поверхности Солнца.
1. Adams W., F. Tang. Differential rotation of short-lived solar filaments. Solar Phys. 1977, vol. 55, iss. 2, pp. 499-504. DOI: 10.1007 / BF00152590.
2. Chelpanov A.A., Kobanov N.I., Kolobov D.Y. The tracer’s speed on the sun. Astron. Rep. 2015, vol. 59, iss. 11, pp. 968-973, DOI: 10.1134 / S1063772915090036.
3. Chelpanov A.A., Kobanov N.I., Kolobov D.Y. Influence of the magnetic field on the solar field. Solar Phys. 2016, vol. 291, iss. 11, pp. 3329-3338. DOI: 10.1007 / s11207-016-0954-6.
4. Efremov V.I., Parfinenko L.D., Solov’ev A.A. Investigation of the long period oscillations with ground-based (Pulkovo) and SOHO / MDI data. Solar. Phys. 2010, vol. 267, pp. 279. DOI: 10.1007 / s11207-010-9651-z.
5. Efremov VI, Solov'ev AA, Parfinenko LD, Riehokainen A., Kirichek E., Smirnova VV, Varun YN, Bakunina I., Zhivanovich I. and SDO / HMI data. Astrophys. Space Sci. 2018, vol. 363, iss. 3, 61. DOI: 10.1007 / s 10509-018-3284-3.
6. Foullon C., Verwichte E., Nakariakov V.M. Ultra-long-term oscillations in EUV filaments: two-wavelength correlation and seismology. Astrophys. J. 2009, vol. 700, iss. 2, pp. 1658-1665. DOI: 10.1088 / 0004-637X / 700/2/1658.
7. Freij N., Dorotovič I., Morton R.J., Ruderman M.S., Karlovský V., Erdélyi R. On the properties of slow magnetic field structures. Astrophys. J. 2016, vol. 817, iss. 1, 44. DOI: 10.3847 / 0004-637X / 817/1/44.
8. Howard R., Adkins J.M., Boyden J.E., Cragg T.A., Gregory T.S., Labonte B.J. Solar rotation results at Mount Wilson. Part 4: Results. Solar Phys. 1983, vol. 83, iss. 2, pp. 321-338.
9. Kolotkov D.Y., Smirnova V.V., Strekalova P.V., Riehokainen A., Nakariakov V.M. Long-period quasi-periodic oscillations of small-scale magnetic structure on the Sun. Astron. Astrophys. 2017, vol. 598, L2. DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 201629951.
10. Newton H.W., Nunn M.L. The Sun’s rotation derived from the 1934-1944 sunspots and additional results. Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 1951, vol. 111, iss. 4, pp. 413-421. DOI: 10.1093 / mnras / 111.4.413.
11. Scherrer P.H., Schou J., Bush R.I., Kosovichev A.G., Bogart R.S., Hoeksema J.T., Liu Y., Duvall T.L. Jr., Zhao J., Title A.M., Schrijver C.J., Tarbell T.D., Tomczyk S. The investigation of the Solar Dynamics Observatory (SDO). Solar Phys. 2012, vol. 275, iss. 1-2, pp. 207-227. DOI: 10.1007 / s11207-011-9834-2.
12. Smirnova V.V., Efremov V.I., Parfinenko L.D., Riehokainen A., Solov’ev A.A. Artifacts of SDO / HMI data and long period oscillations of sunspots. Astron. Astrophys. 2013, vol. 554, A121. DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 201220825.
13. Snodgrass H.B. Magnetic rotation of the solar photosphere. Astrophys. J. 1983, vol. 270, pp. 288. DOI: 10.1086 / 161121.
14. Solov’ev A.A., Kirichek E.A. Basic properties of sunspots: equilibrium, stability and long-term eigen oscillations. Astrophys. Space Sci. 2014, vol. 352, iss. 1, pp. 23-42. DOI: 10.1007 / s10509-014-1881-3.
15. Tang F. Rotation rate of high-latitude sunspots. Solar Phys. 1981, vol. 69, p. 339.
16. Thomas J.H., Cram L.E., Nye A.H. Dynamic phenomena in sunspots. I. Observing procedures and oscillatory phenomena. Astrophys. J. 1984, vol. 285, pp. 368-385.
17. Yuan D., Nakariakov V.M., Chorley N., Foullon C. Leakage from the chromosphere to the corona. Astron. Astrophys. 2011, vol. 533, A116. DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 201116933.
18. Zirin H. Astrophysics of the Sun. Cambridge University Press, 1988, 448 p.
