сотрудник с 01.01.2015 по настоящее время
Астрономический институт им. В.В. Соболева, Санкт-Петербургский государственный университет
Санкт-Петербург, г. Санкт-Петербург и Ленинградская область, Россия
Финляндия
Калмыцкий государственный университет
Санкт-Петербург, Россия
Санкт-Петербург, Россия
Для изучения дифференциального вращения Солнца с помощью эффекта p2p на основе движений мелкомасштабных магнитных структур в фотосфере были использованы данные SDO/HMI с угловым разрешением 1". Показано, что стабильный p2p-артефакт, присущий данным ПЗС-матрицы SDO/HMI, может быть эффективным средством для измерения скорости различных трассеров на Солнце. В частности, в сочетании с анализом Фурье он позволяет исследовать дифференциальное вращение Солнца на различных широтах. Скорости дифференциального вращения, полученные по магнитограммам SDO/HMI с помощью данного метода, хорошо совпадают с полученными ранее из наземных наблюдений.
физика Солнца, мелкомасштабные магнитные структуры, дифференциальное вращение Солнца
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., Tang F. Differential rotation of short-lived solar filaments // Solar Phys. 1977. V. 55, iss. 2. P. 499-504. DOI:https://doi.org/10.1007/BF00152590.
2. Chelpanov A.A., Kobanov N.I., Kolobov D.Y. New method to measure the tracer’s speed on the Sun // Astron. Rep. 2015. V. 59, iss. 11. P. 968-973. DOI:https://doi.org/10.1134/S10637 72915090036.
3. Chelpanov A.A., Kobanov N.I., Kolobov D.Y. Influence of the magnetic field on oscillation spectra in solar faculae // Solar Phys. 2016. V. 291, iss. 11. P. 3329-3338. DOI:https://doi.org/10.1007/s11207-016-0954-6.
4. Efremov V.I., Parfinenko L.D., Solov’ev A.A. Investigation of long-period oscillations of sunspots with ground-based (Pulkovo) and SOHO/MDI data // Solar Phys. 2010. V. 267. P. 279. DOI:https://doi.org/10.1007/s11207-010-9651-z.
5. Efremov V.I., Solov’ev A.A., Parfinenko L.D., et al. Long-term oscillations of sunspots and a special class of artifacts in SOHO/MDI and SDO/HMI data // Astrophys. Space Sci. 2018. V. 363, iss. 3, 61. DOI:https://doi.org/10.1007/s10509-018-3284-3.
6. Foullon C., Verwichte E., Nakariakov V.M. Ultra-long- period oscillations in EUV filaments near to eruption: two-wavelength correlation and seismology // Astrophys. J. 2009. V. 700, iss. 2. P. 1658-1665. DOI:https://doi.org/10.1088/0004-637X/700/2/1658.
7. Freij N., Dorotovič I., Morton R.J., et al. On the properties of slow MHD sausage waves within small-scale photospheric magnetic structures // Astrophys. J. 2016. V. 817, iss. 1, 44. DOI:https://doi.org/10.3847/0004-637X/817/1/44.
8. Howard R., Adkins J.M., Boyden J.E., et al. Solar rotation results at Mount Wilson. Part 4: Results // Solar Phys. 1983. V. 83, iss. 2. P. 321-338.
9. Kolotkov D.Y., Smirnova V.V., Strekalova P.V., et al. Long-period quasi-periodic oscillations of a small-scale magnetic structure on the Sun // Astron. Astrophys. 2017. V. 598, L2. DOI:https://doi.org/10.1051/0004-6361/201629951.
10. Newton H.W., Nunn M.L. The Sun’s rotation derived from sunspots 1934-1944 and additional results // Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 1951. V. 111, iss. 4. P. 413-421. DOI:https://doi.org/10.1093/mnras/111.4.413.
11. Scherrer P.H., Schou J., Bush R.I., et al. The Helioseismic and Magnetic Imager (HMI) investigation for the Solar Dynamics Observatory (SDO) // Solar Phys. 2012. V. 275, iss. 1-2. P. 207-227. DOI:https://doi.org/10.1007/s11207-011-9834-2.
12. Smirnova V.V., Efremov V.I., Parfinenko L.D., et al. Artifacts of SDO/HMI data and long-period oscillations of sunspots // Astron. Astrophys. 2013. V. 554, A121. DOI: 10.1051/ 0004-6361/201220825.
13. Snodgrass H.B. Magnetic rotation of the solar photosphere // Astrophys. J. 1983. V. 270. P. 288. DOI:https://doi.org/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. V. 352, iss. 1. P. 23-42. DOI:https://doi.org/10.1007/s10509-014-1881-3.
15. Tang F. Rotation rate of high-latitude sunspots // Solar Phys. 1981. V. 69. P. 339.
16. Thomas J.H., Cram L.E., Nye A.H. Dynamical phenomena in sunspots. I. Observing procedures and oscillatory phenomena // Astrophys. J. 1984. V. 285. P. 368-385.
17. Yuan D., Nakariakov V.M., Chorley N., Foullon C. Leakage of long-period oscillations from the chromosphere to the corona // Astron. Astrophys. 2011. V. 533, A116. DOI:https://doi.org/10.1051/0004-6361/201116933.
18. Zirin H. Astrophysics of the Sun. Cambridge University Press, 1988. 448 р.
