Solnechno-Zemnaya FizikaSolnechno-Zemnaya FizikaСолнечно-земная физика2712-96402219910.12737/szf-43201801Результаты исследованийResults of current researchРезультаты исследованийDistribution of low-power solar flares by brightness rise timeРаспределение солнечных вспышек малой мощности по времени подъема яркости к максимумуhttps://orcid.org/0000-0001-5725-8262БоровикАлександр ВасильевичBorovikAleksandr Vasil'evichaborovik@iszf.irk.ru
кандидат физико-математических наук;
candidate of physical and mathematical sciences;
https://orcid.org/0000-0002-9563-1360ЖдановАнтон АндреевичZhdanovAnton Andreevichkick.out@mail.ruИнститут солнечно-земной физики СО РАНИркутскРоссияInstitute of Solar Terrestrial Physics SB RASIrkutskRussian FederationИнститут солнечно-земной физики СО РАНИркутскРоссияInstitute of Solar Terrestrial Physics SB RASIrkutskRussian Federation43516https://naukaru.ru/en/nauka/article/22199/view
По сообщениям международного вспышечного патруля за 1972–2010 гг. сформирована электронная база данных, включающая параметры более 123 тысяч солнечных вспышек в линии Нα. Для классов площади и баллов вспышек определены средние продолжительности флэш-фаз. Показано, что с ростом класса площади время подъема яркости вспышек к максимуму увеличивается. Для классов яркости эта тенденция проявляется в более слабой форме. Самые короткие флэш-фазы имеют вспышки взрывного типа и вспышки с единственным центром повышенной яркости внутри вспышечной области, самые продолжительные — двухленточные вспышки и вспышки, демонстрирующие несколько максимумов интенсивности. Выделено 572 случая со временами подъема более 60 мин. Большинство (80 %) таких сверхпродолжительных вспышек имеют более короткую главную фазу. Установлено, что вспышки малой мощности с точки зрения особенностей развития не отличаются от крупных. Они так же, как и мощные вспышки, сопровождаются активизацией и исчезновением волокон, могут иметь взрывную фазу и многократные всплески интенсивности. Среди малых встречаются такие, которые покрывают тени солнечных пятен, а также двухленточные и белые вспышки.
Using data from the international flare patrol for 1972–2010, we have formed an electronic database for more than 123 thousand solar flares. We determined the mean brightness rise time (flash-phase) for flare area classes and importance. We show that the mean flash phase increased with increasing area class. For brightness classes this trend is less pronounced. We have found that flares with explosive phase and flares with one brilliant point have the shortest flash phases; two-ribbon flares and flares with several intensity maxima, the longest ones. We have separated 572 cases when the brightness rise time was more than 60 min; 80 % of such ultra-long flares have a shorter brightness decay time (main phase). We have established that low-power flares in terms of developmental features do not differ from large flares. Low-power solar flares, as well as large flares, can be followed by filament activation or disappearance, and can have an explosive phase and several intensity maxima. Two-ribbon flares, white-light flares, and flares covering sunspot umbra can also have low power.
ВВЕДЕНИЕВременные параметры солнечных вспышек в линии Hα были подробно изучены в годы становления международного вспышечного патруля в период комплексного исследования глобальных геофизических процессов в рамках международных программ Международного геофизического года (МГГ). Результаты показали, что вспышки, как правило, проходят две стадии развития: начальную (флэш-фазу) и главную (основную) фазу. Во время флэш-фазы яркость вспышки в течение нескольких десятков секунд или десятков минут (в отдельных случаях в течение одного часа) достигает максимума. Во второй (основной) фазе она медленно уменьшается и примерно за час снижается до уровня яркости флоккулов (в отдельных случаях это может продолжаться в течение суток). Подробный анализ временных параметров вспышек можно найти в работах [Смит, Смит, 1966; Švestka, 1976; Алтынцев и др., 1982].Флэш-фаза представляет собой наиболее важный период первичного энерговыделения солнечных вспышек. Она сопровождается жестким рентгеновским и гамма-излучением, микроволновыми радиовсплесками, излучением в хромосферных линиях, континууме, ультрафиолете и крайнем ультрафиолете [Fletcher et al., 2011]. Наиболее разработанная на сегодняшний день модель солнечных вспышек (CSHKP), объединяющая разные наблюдательные и теоретические схемы [Sturrock, 1966; Hirayama, 1974; Kopp, Pneuman, 1976], предполагает, что начало вспышки и быстрое высвобождение запасенной в магнитном поле энергии происходит в короне в результате магнитного пересоединения. Из коронального источника энергия передается вдоль магнитных трубок в хромосферу, где проявляется в виде вспышечных лент и оснований магнитных петель в жестком рентгеновском излучении (footpoints).Работа посвящена исследованию продолжительности флэш-фаз солнечных вспышек в линии Нα. Особое внимание уделяется вспышкам малой мощности с площадью менее 2 кв. град, составляющих большинство (более 90 %) всех происходящих на Солнце вспышек [Боровик, Жданов, 2017]. За последние два десятилетия отдельные исследования в этой области представлены в работах [Temmer et al., 2001; Giersch, 2013; Potzi et al., 2014]. Результаты более ранних работ получены по относительно небольшим выборкам данных в основном по первой международной классификации солнечных вспышек 1956 г. и поэтому нуждаются в уточнении.
Абраменко С.И., Дубов Э.Е., Огирь М.Б. и др. Фотометрия солнечных вспышек // Изв. КрАО. 1960. Т. 23. С. 341-361.Abramenko, S.I., Dubov E.E., Ogir M.B., Steshenko N.E., Shaposhnikov E.F., Tsap T.T. Photometry of solar flares. Izvestiya Krymskoi astrofizicheskoi observatorii [Bull. Crimean Astrophys. Observatory]. 1960, vol. 23, pp. 341-361. (In Russian).Алтынцев А.Т., Банин В.Г., Куклин Г.В., Томозов В.М. Солнечные вспышки. М.: Наука, 1982. 246 с.Altas L. Spotless flare activity. Solar Phys. 1994, vol. 151, no. 1, pp. 169-176.Боровик А.В., Жданов А.А. Статистические исследования солнечных вспышек малой мощности. Распределения вспышек по площади, яркости и баллам // Солнечно-земная физика. 2017. Т. 3, № 1. С. 34-45. DOI: 10.12737/22486.Altyntsev A.T., Banin V.G., Kuklin G.V., Tomozov V.M. Solnechnye vspyshki [Solar Flares]. Moscow, Nauka Publ., 1982. 246 p. (In Russian).Боровик А. В., Мячин Д.Ю., Томозов В.М. Наблюдение внепятенных солнечных вспышек в Байкальской астрофизической обсерватории ИСЗФ СО РАН и их интерпретация // Изв. ИГУ. Сер. Науки о Земле, 2014. Т. 7, № 1. С. 23-45.Barlas O., Altas L. The duration of spotless flares. Astrophys. Space Sci. 1992, vol. 197, no. 2, pp. 337-341. DOI: 10.1007/ BF00645745.Боровик А.В., Мячин Д.Ю., Уралов А.М. Модель внепятенной вспышки // Изв. КрАО. 2016. Т. 112, № 1. С. 38-46.Borovik A.V., Myachin D.Yu. The spotless flare of March 16, 1981. I. Pre-flare activations of the chromospheric fine structure. Solar Phys. 2002, vol. 2005, no 1, pp. 105-116.Копецкая Ф., Копецкий М. Характеристики больших хромосферных вспышек каталога Фритцевой, Копецкого, Швестки // Иссл. по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. 1971. Вып. 2. С. 117-130.Borovik A.V., Myachin D.Yu. Structure and development of the spotless flare on March 16, 1981. Geomagnetism and Aeronomy. 2010, vol. 50, no. 8, pp. 937-949. DOI: 10.1134/ S0016793210080037.Россада В.М. Статистический анализ 6600 вспышек за 1965-1966 гг. // Вестник Киевского государственного университета. 1977. Сер. Астрономия. № 19. С. 49-55.Borovik A.V., Zhdanov A.A. Statistical studies of low-power solar flares. Distributions of flares by area, brightness and classes. Solar-Terr. Phys. 2017, vol. 3, no. 1, pp. 40-56. DOI: 10.12737/article_58f96fda7e3e76.83058648.Смит Г., Смит Э. Солнечные вспышки. М.: Мир,1966. 426 с.Borovik A.V., Myachin D.Yu., Tomozov V.M. Observation of spotless solar flares at Baikal Astrophysical Observatory of ISTP SB RAS and their interpretation. Izvestiya Irkutskogo gosudarstvennogo universiteta. Ser. Nauki o Zemle [The Bulletin of the Irkutsk State University. Ser. Earth Sciences]. 2014, vol. 7, no. 1, pp. 23-45. (In Russian).Чистяков В.Ф. Вспышки вне солнечных пятен // Иссл. по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. 1988. Вып. 79. С. 70-75.Borovik A.V., Myachin D.Yu., Uralov A.M. Spotless flare model. Izvestiya Krymskoi astrofizicheskoi observatorii [Bull. Crimean Astrophys. Observatory]. 2016, vol. 112, no.1, pp. 38-46. (In Russian).Altas L. Spotless flare activity // Solar Phys. 1994. V. 151, N 1. Р. 169-176.Chistyakov V.F. Spotless flares. Issledovaniya po geomagnetizmu, aeronomii i fizike Solntsa [Res. on Geomagnetism, Aeronomy and Solar Physics]. 1988, iss. 79, pp. 70-75. (In Russian).Barlas O., Altas L. The duration of spotless flares // Astrophys. Space Sci. 1992. V. 197, N 2. Р. 337-341. DOI: 10.1007/ BF00645745.Dodson H.W., Hedeman E.R., McMath R.R. Pho-tometry of solar flares. Astrophys. J. Suppl. 1956, vol. 2, pp. 241-270.Borovik A.V., Myachin. D.Yu. The spotless flare of March 16, 1981. I. Pre-flare activations of the chromospheric fine structure // Solar Phys. 2002. V. 205, N 1. P. 105-116.Fletcher L., Dennis B.R., Hudson H.S., Krucker S., Phillips K., Veronig A., Battaglia M., Bone L., Caspi A., Chen Q., Gallagher P., Grigis P.T., Ji H., Liu W., Milligan R.O., Temmer M. An observational overview of solar flares. Space Sci. Rev. 2011, vol. 159, pp. 19-106. DOI: 10.1007/s11214-010-9701-8.Borovik A.V., Myachin D.Yu. Structure and development of the spotless flare on March 16, 1981 // Geomagnetism and Aeronomy. 2010. V. 50, N 8. P. 937-949. DOI: 10.1134/S00 16793210080037.Giersch O. GONG Inter-site Hα flare comparison. J. Phys.: Conf. Ser. 2013, vol. 440, iss. 1, article id. 012006. DOI: 10.1088/1742-6596/440/1/012006.Dodson H.W., Hedeman E.R. Major Hα flares in centers of activity with very small or no spots // Solar Phys. 1970. V. 13, N 2. P. 401-419.Hirayama T. Theoretical model of flares and prominences. I: evaporating flare model. Solar Phys. 1974, vol. 34, no. 2, pp. 323-338.Fletcher L., Dennis B.R., Hudson H.S., et al. An observational overview of solar flares // Space Sci. Rev. 2011. V. 159. P. 19-106. DOI: 10.1007/s11214-010-9701-8.Hyder C.L. A phenomenological model for disparitions brusques followed by flare-like chromospheric brightenings. Solar Phys. 1967, vol. 2, no. 3, pp. 267-284.Giersch O. GONG Inter-site Hα Flare Comparison // J. of Phys.: Conf. Ser. 2013. V. 440, iss. 1, article id. 012006. DOI: 10.1088/1742-6596/440/1/012006.Kopetskaya F., Kopetsky M. Characteristics of large chromospheric flares from Frittseva, Kopetsky and Šhvestka Catalogue. Issledovaniya po geomagnetizmu, aeronomii i fizike Solntsa [Res. on Geomagnetism, Aeronomy and Solar Physics]. 1971, iss. 2, pp. 117-130. (In Russian).Hirayama T. Theoretical model of flares and prominences. I: evaporating flare model // Solar Phys. 1974. V. 34, N 2. P. 323-338.Kopp R.A., Pneuman G.W. Magnetic reconnection in the corona and the loop prominence phenomenon. Solar Phys. 1976, vol. 50, pp. 85-98.Hyder C.L. A phenomenological model for disparitions brusques followed by flarelike chromospheric brightenings // Solar Phys. 1967. V. 2, N 3. P. 267-284.Luo B. The flares of spotless regions. Proc. the Kunming Workshop “Solar Physics and Interplanetary Travelling Phenomena”, November 21-25, 1983, Kunming, China / Eds. de Jager C., Biao Chen. Beijing: Science Press, 1985, vol. 1, p. 718.Kopp R.A., Pneuman, G.W. Magnetic reconnection in the corona and the loop prominence phenomenan // Solar Phys. 1976. V. 50. P. 85-98.Potzi W., Veronig A., Riegler G., Amerstorfer U., Pock TH., Temmer M., Polanec W., Baumgartne D.J. Real-time flare detection in groundbased Hα imaging at Kanzelhöhe Observatory. Solar Phys. 2014, vol. 290, no. 3, pp. 951-977.Luo B. The flares of spotless regions // Proc. the Kunming Workshop “Solar Physics and Interplanetary Travelling Phenomena”, November 21-25, 1983, Kunming, China / Eds. de Jager C., Biao Chen. Beijing: Science Press, 1985. V. 1. P. 718.Rossada V.M. Statistical analysis of 6600 flares for 1965-1966. Vestnik Kievskogo gosudarstvennogo universiteta [Bulletin of Kiev State University. Ser. Astronomy]. 1977, no. 19, pp. 49-55. (In Russian).Potzi W., Veronig A., Riegler G., et al. Real-time flare detection in ground-based Hα imaging at Kanzelhöhe Observatory // Solar Phys. 2014. V. 290, N 3. P. 951-977.Smith H., Smith E. Solnechnye vspyshki [Solar Flares] Moscow, Mir Publ., 1966, 426 p. (In Rus-sian). English edition: Smith H.J., Smith E. Solar Flares. Macmillan, 1963. 322 p.Sturrock P.A. Model of the high-energy phase of solar flares // Nature, 1966. V. 211. P. 695-697.Sturrock P.A. Model of the high-energy phase of so-lar flares. Nature. 1966, vol. 211, pp. 695-697.Švestka Z. Solar Flares. Dordrecht, Holland: D. Reidel, 1976. 415 p.Švestka Z. Solar Flares. Dordrecht, Holland: D. Reidel, 1976. 415 p.Švestka Z., Dodson-Prince H.W., Martin S.F., et al. Study of the post-flare loops on 29 July 1973 // Solar Phys. 1982. V. 78, N 2. P. 271-285. DOI: 10.1007/BF00151609.Švestka Z., Dodson-Prince H.W., Martin S.F., Mohler O.C., Moore R.L., Nolte J.T., Petrasso R.D. Study of the postflare loops on 29 July 1973. Solar Phys. 1982, vol. 78, no. 2, pp. 271-285. DOI: 10.1007/BF00151609.Temmer M., Veronig A., Hanslmeier A., et al. Statistical analysis of solar Hα flares // Astron. Astrophys. 2001. V. 375. P. 1049-1061.Temmer M., Veronig A., Hanslmeier A., Otruba W., Messerotti M. Statistical analysis of solar Hα flares. Astron. Astrophys. 2001, vol. 375, pp. 1049-1061.Warwick C.S. Solar flare frequency and observing-time patterns // Astrophys. J. 1965. V. 142, N 2. P. 767-771.Warwick C.S. Solar flare frequency and observing-time patterns // Astrophys. J. 1965. V. 142, N 2. P. 767-771.Ward F., Cornevall R.F., Hendle R. Solar flare observations from a pair of matched instruments // Solar Phys. 1973. V. 31, N 1. P. 131-141.Ward F., Cornevall R.F., Hendle R. Solar flare observations from a pair of matched instruments. Solar Phys. 1973, vol. 31, no. 1, pp. 131-141.Yatini C.Y. Characteristics of Hα flare in the solar spotless area // National Institute of Aeronautics and Space of Indonesia Majalah LAPAN, 2001. V. 3. P. 53.Yatini C. Y. Characteristics of Hα Flare in the Solar Spotless Area. National Institute of Aeronautics and Space of Indonesia Majalah LAPAN. 2001, vol. 3, p. 53.