Ιδιότητες ενεργών περιοχών της ηλιακής κορώνας: Επεξεργασία παρατηρησιακών δεδομένων και εφαρμογή σε μοντέλο επιτάχυνσης σωματιδίων
Creators: name: Τουτουντζή, Αννα Σταύρου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2015
Subjects: Επιτάχυνση σωματιδίων
Ενεργές περιοχές της ηλιακής κορώνας
Ανάλυση τριδιάστατης ανακατασκευής μαγνητικών πεδίων
Particle acceleration
Solar active region corona
Analysis of extrapolated magnetic fields

description: Η ερμηνεία του φάσματος ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας της ηλιακής κορώνας απασχολεί τον κόσμο της Αστρονομίας για πάνω από 70 χρόνια. Ένα από τα βασικά ερωτήματα που θέτει η μορφή αυτού του πλούσιου σε χαρακτηριστικά φάσματος, αφορά στους μηχανισμούς επιτάχυνσης σωματιδίων της κατώτερης ατμόσφαιρας του Ήλιου και συνδέεται άμεσα τόσο με το γνωστό “πρόβλημα θέρμανσης του ηλιακού στέμματος”, όσο και με την ταχεία επιτάχυνση ηλεκτρονίων. Ένας από τους επικρατέστερους προτεινόμενους μηχανισμούς έχει στη βάση του την δυναμικά εξελισσόμενη διαλείπουσα δομή ασταθειών του μαγνητικού πεδίου τόσο των “ήσυχων” όσο και των “ενεργών” περιοχών της κορώνας, με την κατά συνέπεια εμφάνιση ισχυρών ηλεκτρικών πεδίων στις εν λόγω περιοχές. Το πρώτο μέρος της παρούσας μελέτης εξετάζει την μορφολογία αυτών των μαγνητικών δομών, βασίζοντας την εξαγωγή των στατιστικών ιδιοτήτων της σε παρατηρησιακά δεδομένα (διανυσματικά μαγνητογράμματα), και ένα πλήθος ειδικών μεθόδων επεξεργασίας τους. Διαθέτοντας τις συναρτήσεις κατανομής χαρακτηριστικών χωρικών και δυναμικών μεγεθών των παραπάνω μαγνητικών δομών, το δεύτερο μέρος δημιουργεί το περιβάλλον ενός μοντέλου δυναμικής φορτισμένων σωματιδίων και εξετάζει την επίδρασή του στην ενεργειακή κατανομή τους. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι το παραπάνω περιβάλλον συνιστά έναν ταχείας απόδοσης μηχανισμό ενεργοποίησης σωματιδίων, κυρίως εξαρτώμενο από την κλίση της συνάρτησης κατανομής των ηλεκτρικών πεδίων (νόμος δύναμης), η χρονική μεταβολή της οποίας αναμένεται και μελετάται άλλωστε, ειδικά σαν συνάρτηση της εξέλιξης εκείνων των περιοχών της ηλιακής κορώνας που, μέσω μιας ακολουθίας σχηματιζόμενων δομών γνωστών στη διεθνή βιβλιογραφία ως nanoflares – microflares – flares, οδηγούν σε ενεργητικά φαινόμενα όπως ηλιακές εκλάμψεις ποικίλης κλίμακας ή/και εκτοξεύσεις στεμματικού υλικού.
description: The full interpretation of the electromagnetic spectrum of the solar corona has been puzzling the world of Astronomy for over 70 years. One of the basic questions posed by this rich in characteristic features spectrum, relates to the particle acceleration mechanisms taking place in the lower solar atmosphere, and is therefore directly linked to what is known as the ``coronal heating problem'', as well as the impulsive particle acceleration responsible for the hard X-ray part of the spectrum. One of the most promising mechanisms suggested, bases its arguments on the dynamically evolving intermittent structure of the magnetic instabilities residing in both ``quiescent'' and ``active'' coronal regions, causing the formation of strong, permeating electric fields. In the first part of this study, these magnetic structures are examined by means of their data-derived statistical properties, using, among several data mining techniques, a variety of methods developed for magnetograph data processing. Having obtained information relating to the probability distribution functions followed by certain spatial and dynamical quantities characterizing these magnetic structures, the second part focuses on creating the setting for modeling charged particle dynamics in such magnetic configuration, and studies its effects on the kinetic energy distribution of a large test-particle population. The results indicate that this environment is an impulsive, highly efficient particle accelerator, predominantly dependent on the slope of the distribution function of the electric fields' strength (a power-law). The temporal variation of this parameter is the subject of ongoing research, especially in terms of the evolution of solar active regions through a sequence of continuously forming and dissipating structures known as nanoflares - microflares - flares, leading to several solar energetic events such as large scale flares and/or coronal mass ejections.