Ольга Хабарова• Владимир Обридко

Вид гистограмм горизонтальных

компонент (Bx, By) не соответствует виду

распределения поля на поверхности источника (Br). (Белов, Обридко,

Шельтинг, 2006)

Гистограммы распределения

компонент ММП (Bx, By, Bz - GSE) на

расстоянии 1 а.е. Данные OMNI2

среднее за день, 1977-2009.Типичное объяснение

эффекта: This occurs because the sector pattern causes the Bx and By

components to be distributed around two

modal values, one negative and one

positive (Russell, 2000)

Br

В соответствии с моделями солнечного ветра, распределения Br на поверхности источника и на любом расстоянии от Солнца должны иметь сходный вид

MHD coronal expansion models: Biermann (1957), Parker (1958), Pneumann and Kopp (1971), (Schwadron and McComas, 2005)

Все модели неудовлетворительно соответствуют наблюдаемым значениям ММП в области нуля.

Белов А.Б., Обридко В.Н., Шельтинг Б.Д. Связь характеристик солнечного ветра у Земли с магнитным полем на поверхности источника // Геомагнетизм и аэрономия. 2006. Т. 46. № 4. С. 456–464.

L.Svalgaard and E.Cliver A floor in the solar wind magnetic field. The Astrophysical Journal, 661: L203–L206, 2007

|ММП|

Числа Вольфа

Пороговое значение (a floor)

2. Сдвиг поверхности источника (Wang and Sheeley (1992) – 3.25 Ro)

1. Гипотеза о существовании неизменного поля Солнца как звезды (background field), возмущенного полем активных

областей (Svalgaard and Cliver , 2007)

Lee et al., Solar Phys., 2011

3. Попытка изменить закон

распространения ММП (поле падает с расстоянием не как

1/r2).

Obridko, Shelting, and Kharshiladze, 2004

Исходное радиально-направленное магнитное поле Солнца существенно изгибается с расстоянием (горизонтальные нули переходят в вертикаль).  

Мы наблюдаем у Земли совсем не то поле, которое ожидаем (ММП на 1 а.е. есть результат сложной суперпозици полей, пришедших в том числе и с высоких гелио-широт).

Нули ММП каким-то образом пропадают по дороге

1977-2009

Зависимость вида гистограмм от фазы солнечного цикла. Данные OMNI2.

Pioneer Venus orbiter

1978-1992

Voyager 1 1978

1977-2009

Helios 2 1976-1980

Ulysses 1990-2008

Распределение долготного угла 212 HCS’ нормалей к секторной границе за 1994-1995 (Lepping et al., 1996)

Нормали наклонены «ненормально». Теоретически угол должен быть 225 (перпендикуляр к Паркеровской спирали).

Проверка степени наклона секторной границы

Longitudes of the 212 HCS’ normals

according to Lepping et al. (1996)

Гелиосферный токовый слой гораздо более параллелен плоскости эклиптики, чем предполагалось

(a,b,c) Серые гистограммы - распределение Bx, By, Bz, GSE на 1 AU за весь период 1977-2009 . Черные – распределение для дней пересечения секторных границ (список Leif Svalgaard).

(d,e,f) Процентный вклад секторных границ в серые гистограммы.

Вклад секторных границ в нули ММП – лишь порядка 15%.

Два боковых горба – от потоков со средних и высоких широт

Центральное (ожидаемое распределение) – от потоков с близэкваториальных областей Солнца

Нули в основном принадлежат локальным сепараторам активных областей противоположных знаков

T. D. Phan et al., A magnetic reconnection X-line extending more than 390 Earth radii in the solar wind. Nature, 439, 2006

Гелиосферный токовый слой – зона турбулентности и разрывов (Crooker et al. 2004; Roberts, Keiter and Goldstein, 2005; Blanco et al., 2006; Marsch, 2006).

Любые неустойчивости в районе нулевой линии приводят к пересоединению (Murphy et al., 1993; Gosling et al., 2006).

• Существуют доказательства продолжительного повторяющегося пересоединения на нулевой линии гелиосферного токового слоя в регионе длиной до 2.5млн.км.(Phan et al. (2006), Gosling et al. (2007), Phan, Gosling, and Davis (2009))

Метод наложенных эпох.

1300 пересечений секторных границ (1964-2010)

O.Khabarova, G.Zastenker, Solar Phys., 2011

J. F. Drake, 2010

J. F. Drake et al. Nature, 2006

Распределения горизонтальных компонент межпланетного магнитного поля (ММП) Bx и By (GSE) и радиальной компоненты Br (RTN) на орбите Земли имеют провал в области нуля. Распределения магнитного поля на Солнце нормальные. В результате этого все известные прогнозы ММП на 1 а.е. дают ошибку для малых значений поля.

Секторные границы вносят незначительный вклад в число нулей распределения ММП.

Обнаружена существенная зависимость вида распределения Br от гелиоцентрического расстояния, гелиомагнитной широты и фазы цикла. Эффект двугорбости наиболее ярко выражен в плоскости эклиптики на расстоянии 0.7-1 а.е., дальше провал в нуле пропадает. Двугорбость никогда не исчезает в ходе 11-ти летнего цикла солнечной активности, однако вид распределений претерпевает значительные изменения.

Все полученные факты укладываются в гипотезу о наличии трех распределений, накладывающихся друг на друга - два обусловлены приходом плазмы с обеих полусфер Солнца, а центральное - соответствует теоретически ожидаемому полю, приходящему из приэкваториальных областей.

Существование гелиосферного токового слоя и особенности его топологии не могут целиком объяснять наблюдаемый эффект.

Причина наблюдаемой недостаточности нулевых значений ММП на 1 а.е. - в доминирующем влиянии поля, пришедшего от активных областей в высоких широтах, а также в возможном пропадании нулей в результате продолжительного пересоединения в гелиосферном токовом слое на расстоянии от Солнца до Земли.