Поляризационный анализ ленгмюровских волн III типа/волн Z-моды с когерентной магнитной составляющей, полученных с помощью Solar Orbiter, выполненный Т. Форманеком и соавторами.

Солнечные радиовсплески III типа генерируются пучками энергичных электронов, распространяющихся в межпланетном пространстве. Эти электронные пучки, испускаемые Солнцем, движутся по спирали Паркера и порождают ленгмюровские волны из-за кинетической нестабильности функции распределения электронов по скоростям. Генерируемые ленгмюровские волны впоследствии подвергаются преобразованию мод, создавая радиоизлучение на плазменной частоте или ее гармонике.

Ленгмюровские волны — это электростатические волны, генерирующие колебания электрического поля вдоль локальной линии магнитного поля. Как сообщают Маласпина и др. (2011) и другие, поперечные электрические поля также наблюдались во время in situ волн III типа, что позволяет предположить, что наблюдаемые волны не всегда являются чисто электростатическими по своей природе. Как предположил Краусс-Варбан (1989), поляризация таких волн может быть объяснена обобщенной ленгмюровской/Z-модой с наклонными волновыми векторами. Эти волны также имеют магнитную составляющую, о которой впервые сообщили Scarf и др. (1970) на основе наблюдений OGO 5 и которая была недавно подтверждена PSP (Larosa и др., 2022). В нашей статье (Formanek et al., 2025) мы представляем первый поляризационный анализ, который включает магнитную составляющую ленгмюровских волн/волн Z-моды, наблюдаемых Solar Orbiter во время вспышки III типа на месте.

Рисунок 1.  Наблюдения на месте во время анализируемого события III типа. Вверху: спектрограмма радиоизлучения и ленгмюровских волн с выделением трех выбранных временных интервалов. Внизу: измерение электронного пучка датчиком сверхтепловых энергичных частиц EPD (STEP).

Поляризационный анализ

Мы сосредоточимся на радиовсплеске III типа, наблюдавшемся 22 сентября 2022 года, как показано на рисунке 1. Используя радиоволны и плазменные волны (RPW) для дискретизации во временной области (TDS), мы анализируем формы сигналов двух компонентов электрического поля и одного компонента магнитного поля. Кроме того, распределение электронов по скоростям было измерено с помощью системы электронного анализа (EAS) анализатора солнечного ветра (SWA) и супратеплового электронного и протонного датчика (EPD) детектора энергетических частиц. Эти наблюдения также имеют решающее значение для нашего поляризационного анализа, поскольку они предоставляют необходимые данные для расчета дисперсионных соотношений, которые мы использовали для получения теоретического прогноза поляризации волны.

На рисунке 2 мы показываем дисперсионное соотношение и выделяем два интервала волновых чисел (OR1 и OR2), где соотношение амплитуд наблюдаемых электрической и магнитной составляющих соответствует теоретическому решению. При проверке относительных фаз между компонентами (показано на рисунке 3) только один из них (OR2) соответствует наблюдаемой поляризации.

Рисунок 2. Дисперсионное соотношение ленгмюровской/Z-моды и L-O-моды в свободном пространстве с параллельными волновыми векторами (пунктирные линии) и под углом Θ=43° (сплошные линии) от магнитного поля. Области, выделенные серым цветом, соответствуют наблюдаемому соотношению E/cB электрического и магнитного полей.

Выводы

Наблюдаемая форма сигнала показала поперечную электрическую составляющую с эллиптической поляризацией и когерентную составляющую магнитного поля. Наши результаты подтверждают, что наблюдаемая поляризация волны соответствует наклонно распространяющейся ленгмюровской/Z-моде при низких волновых числах. Решение дисперсионного соотношения указывает на то, что нестабильность, обусловленная пучком, может непосредственно вызывать рост волны при наклонных углах волнового вектора. Хотя за последующее уменьшение величины волнового вектора могут быть ответственны несколько механизмов, возможным механизмом достижения наблюдаемой поляризации является распространение через градиенты плотности.

Рисунок 3. Сравнение наблюдаемых и прогнозируемых относительных фаз между компонентами. Пунктирные линии показывают наблюдаемые относительные фазы между компонентами Ey, Ez и BMF. Полные линии показывают теоретический прогноз волнового вектора в интервале OR2 как функцию азимутального угла $альфа$ волнового вектора.

Дополнительная информация

На основе недавней статьи Форманека Т. и др., 2025, Поляризационный анализ волн Ленгмюровской/Z-моды III типа с когерентными наблюдениями магнитной составляющей с помощью Solar Orbiter, ApJL, Том 985, выпуск 2 DOI: 10.3847/2041-8213/add687

Контактное лицо автора: formanek@ufa.cas.cz

Список литературы

Форманек, Т.; Сантолик, О.; Соучек, Й. и др.: 2025, ApJL, Том 985, выпуск 2

Краусс-Варбан, Д.: 1989, JGR, том 94, выпуск А4

Лароса, А.; Дудок де Вит, Т.; Красносельских, В. и др.: 2022, ApJ, Том 927, выпуск 1

Маласпина, Д. М., И. Х. Кэрнс и Р. Э. Эргун: 2011, Геоф. рез. Lett., 38, L13101

Шарф Ф. Л. ; Фредрикс Р. В. ; Грин И. М. и др.: 1970, JGR, том 75, выпуск 19

Другие новости:

---