SOLAR-­‐C	  Science	  Deﬁni.on	  Mee.ng	  2nd	  @	  ISAS	  2010/3/11	

Polar	  Region	  Ac.vity	  	Masumi	  SHIMOJO	  Nobeyama	  Solar	  Radio	  Observatory	  NAOJ/NINS	Outline	• Introducing	  the	  results	  obtained	  by	  Hinode.	  
– Magne.c	  ﬁeld	  in	  the	  polar	  region	  – Coronal	  Ac.vity	  in	  the	  polar	  region.	  

• What	  is	  the	  next	  step	  of	  the	  study	  of	  polar	  region.	  
• Polar	  region	  studies	  by	  SOLAR-­‐C	  mission	

The	  Strong	  Magne.c	  Patch	  (kG-­‐Patch)	  in	  the	  Polar	  Region	  (Tsuneta	  et	  al.	  2008)	
70°	  75°	  80°	  85°	  South	  	  Pole	  3	

4	Field	  line	

Fanning	  magne.c	  ﬁeld	  lines	  of	  kG-­‐patches	

Photosphere	kG	  patch	

(Ito	  et	  al.	  2010,	  Shiota	  et	  al.	  2010)	

Magne.c	  Field	  Distribu.on	  	  in	  the	  Polar	  Region	  and	  near	  the	  Equator	  	Ito	  et	  al.	  2010	

There	  is	  no	  diﬀerence	  about	  	  Horizontal	  Magne.c	  ﬁeld	  PDF	Red:	  North	  Polar	  Region	  Blue:	  Quiet	  region	  near	  Equator	  Solid:	  Ver.cal	  ﬁeld	  Dashed:	  Horizontal	  Field	KG-­‐Patch	Magne.c	  Field	  Strength	  (Gauss)	

5	Magne.c	  Field	  in	  the	  Polar	  Region	  	  by	  Hinode	  Observa.ons	  	(Tsuneta	  et	  al.	  2008	  and	  Ito	  et	  al.	  2010)	

• The	  polar	  region	  is	  doced	  with	  small	  (~4000km)	  and	  strong	  (~1000	  gauss)	  magne.c	  patches	  (kG-­‐patches).	  
• The	  kG-­‐patches	  in	  the	  polar	  region	  larger	  and	  stronger	  than	  the	  network	  magne.c	  ﬁeld	  in	  the	  quiet	  region	  of	  low	  la.tude.	  
• The	  KG-­‐patches	  in	  a	  polar	  region	  have	  one	  polarity.	  There	  is	  no	  patch	  that	  has	  the	  other	  polarity.	  
• The	  magne.c	  ﬁeld	  lines	  from	  the	  kG-­‐patches	  extend	  to	  the	  interplanetary	  space,	  and	  contracts	  the	  fan-­‐like	  structures.	  	  • Although	  the	  ver.cal	  magne.c	  ﬁeld	  in	  the	  polar	  region	  is	  diﬀer	  from	  that	  in	  the	  quiet	  region,	  there	  is	  no	  diﬀerence	  	  the	  horizontal	  magne.c	  ﬁeld	  around	  the	  pole	  and	  the	  equator.	

X-­‐ray	  jets	  frequently	  occur	  in	  the	  polar	  region	• The	  number	  of	  X-­‐ray	  jets	  in	  the	  polar	  coronal	  hole	  is	  about	  60	  jets/day.	  (Savcheva	  et	  al.	  2007)	  • Cirtain	  et	  al.	  2007	  found	  the	  two	  velocity	  components.	  
– One	  is	  sound	  speed,	  the	  other	  one	  is	  alfven	  speed	

7	

The	  occurrence	  rates	  and	  frequency	  distribu.ons	  of	  of	  X-­‐ray	  jets	

(Sako	  and	  Shimojo,	  2010)	

Occurrence	  rates	  in	  CH	  and	  QR	  near	  the	  pole	The	  frequency	  distribu.on	  of	  the	  footpoint	  ﬂare	  of	  the	  polar	  X-­‐ray	  jets	  in	  CH	  and	  QR	  near	  the	  pole	• The	  QR	  near	  the	  pole	  is	  more	  produc.ve	  than	  the	  polar	  CH.	  
• The	  power-­‐law	  index	  of	  the	  frequency	  distribu.ons	  of	  the	  footpoint	  ﬂare	  of	  polar	  X-­‐ray	  jets	  in	  CH	  and	  QR	  is	  1.8.	  It	  is	  steeper	  than	  that	  of	  the	  previous	  study.	  (Shimojo	  et	  al.	  1996	  :	  1.2	  mainly	  near	  AR.)	

The	  rela.on	  between	  	  kG-­‐patches	  and	  Coronal	  Ac.vi.es	

(Shimojo	  and	  Tsuneta,	  2009)	

1000 SOT-SP Fe I Stokes-Q 10-Sep-2007 17:00 - 21:26UTY (arcsecs)

Transverse Magnetic Field (White: East/West, Black: North/South)
Saturates at the degree of polarization 0.2%

Line-of-sight Magnetic Field
Saturates at the degree of polarizaton 1%

950

900

850
1000 XRT Al_poly 10-Sep-2007 21:00:46UTY (arcsecs)

SOT-FG Na I Stokes-V 10-Sep-2007 21:01:19UTEIT 195A 10-Sep-2007 21:12:42UT

950

900

850-50050
X (arcsecs)

100150-50

050
X (arcsecs)

100150

The	  coronal	  ac.vi.es	  occur	  on	  the	  kG-­‐pathes	  with	  “small	  emerging	  ﬂuxes”.	  	
Yellow:	  XRT	  images	  (>	  1MK	  plasma)	  B/W:	  Stoke-­‐V	  of	  Na	  I	  line	

(Shimojo	  and	  Tsuneta,	  2009)	

10	

The	  Polar	  X-­‐ray	  Jet	  with	  the	  EFR	The	  coronal	  ac.vity	  in	  the	  polar	  region	
(Savcheva	  et	  al.	  2007,	  Shimojo	  &	  Tsuneta	  2009,	  Sako	  &	  Shimojo	  2010)	

• X-­‐ray	  jets	  frequently	  occur	  in	  the	  polar	  region.	  
• The	  power-­‐law	  index	  of	  the	  frequency	  distribu.on	  as	  a	  func.on	  of	  the	  X-­‐ray	  intensity	  of	  footpoint	  ﬂare	  of	  jets	  is	  1.8.	  It	  is	  steeper	  than	  that	  of	  X-­‐ray	  jets	  around	  ARs.	  
• Most	  of	  kG-­‐patches	  are	  not	  associated	  with	  coronal	  structures.	  
• The	  coronal	  ac.vi.es	  occur	  on	  the	  kG-­‐patches	  with	  small	  EFRs.	  	
The	  X-­‐ray	  jets	  in	  the	  polar	  region	  can	  be	  used	  as	  the	  proxy	  	  of	  the	  magne.c	  ac.vity	  (EFR)	  in	  the	  polar	  region.	

The	  next	  step	  of	  the	  polar	  ac.vity	  study	  “We	  need	  long	  term	  (>5	  years)	  monitoring	  obs.”	
We	  are	  here,	  now	

What	  happen	  ?	

00.
20
00.

99.
19
99.
20

98.
19
99.
19

98.
19
98.
19

97.
19
97.
19

96.
19
97.
19

96.
19
96.
19

95.
19
95.
19

94.
19
95.
19

94.
19
94.
19

93.
19
93.
19

92.
19
93.
19

92.
19
92.
19

91.
19
91.
19

90.
19
91.
19

90.
19
90.
19

89.
19
89.
19

88.
19
89.
19

88.
19
88.
19

87.
19
87.
19

86.
19
87.
19

19
86.
19
86.
19

180	  160	  140	  120	  100	  80	  60	  40	  20	  0	  Polar	  Ac.vity	  study	  by	  SOLAR-­‐C	• Magne.c	  ﬁeld	  in	  the	  polar	  region	  – Targets	  for	  Plan-­‐A	  • The	  global	  surface	  ﬂow	  and	  magne.c	  pacern	  in	  the	  polar	  region	  and	  their	  .me	  evolu.on.	  
• The	  long	  .me	  evolu.on	  of	  the	  ver.cal	  (poloidal)	  magne.c	  ﬁeld.	  (Plan-­‐A	  can	  not	  measure	  weak	  horizontal	  ﬁeld.)	  – Targets	  for	  Plan-­‐B	  • The	  long	  .me	  evolu.on	  of	  total	  magne.c	  ﬁeld.	  
• The	  height	  varia.on	  of	  magne.c	  ﬁelds	  from	  photosphere	  to	  corona	  • Small	  Emerging	  ﬂux,	  Horizontal	  magne.c	  ﬁeld	  in	  the	  polar	  region.	  	  • Coronal	  Ac.vi.es	  in	  the	  polar	  region	  – Target	  for	  Plan-­‐A:	  • The	  coronal	  hole	  boundary	  varia.on	  and	  transient	  events	  (brightening,	  jets)	  obtained	  by	  X-­‐ray	  Imager	  • Velocity	  ﬁeld	  in	  the	  corona	  hole	  obtained	  by	  UV/EUV	  spectrograph	  – Target	  for	  Plan-­‐B	  • The	  velocity	  ﬁeld	  above	  the	  polar	  region	  (It	  is	  realized	  by	  the	  low-­‐scacer	  light	  spectrograph)	  • Magne.c	  reconnec.on	  in	  Chromosphere	  and	  Corona	  with	  spectrograph