Радиостроение. 2017; : 14-26
Наблюдения Солнца на радиотелескопе РТ-7.5 МГТУ им. Н.Э. Баумана и моделирование миллиметрового излучения солнечной вспышки 2 апреля 2017 года
https://doi.org/10.24108/rdeng.0617.0000126Аннотация
В настоящее время на территории России активно проводятся миллиметровые наблюдения Солнца на радиотелескопе РТ-7.5 МГТУ им. Н.Э. Баумана (Шустиков и др. 2015; Смирнова и др. 2016; Rozanov 1981; Smirnova et al. 2013; Рыжов и др. 2014). Антенна радиотелескопа диаметром 7,75 м с установленной на ней уникальной приемной аппаратурой для частот 93 и 140 ГГц, (3.2 и 2.2 мм) позволяет наблюдать Солнце в режиме ведения области, или сканирования, одновременно на двух частотах. Такие наблюдения являются источником ценнейшей информации о вспышках — наиболее мощных проявлениях солнечной активности. Понять природу механизмов энерговыделения в солнечных вспышках без адекватной диагностики физических параметров плазмы и магнитных полей невозможно. Между тем суб-терагерцовые (0.1-1 TГц) радионаблюдения позволяют диагностировать наиболее труднодоступную область для исследователей Солнца - хромосферу. Наземные наблюдения в миллиметровом диапазоне проводятся редко из-за высоких требований к чувствительности приемной аппаратуры и значительных атмосферных помех, в то время как соответствующие космические проекты находятся лишь на стадии разработки. Цель данной работы – исследовать природу суб-терагерцового излучения вспышки с положительным наклоном спектра 02 апреля 2017 г., зарегистрированной на радиотелескопе РТ-7.5. Для решения поставленной задачи использовались наблюдения в рентгеновском, ультрафиолетовом и микроволновом диапазонах. На основе модели вспышечной хромосферы Machado et.al. (1980), оценен вклад корональной плазмы в миллиметровое радиоизлучение. Такой подход позволяет не только по-новому взглянуть на полученные ранее результаты, но и дает возможность провести углубленную диагностику физических параметров вспышечной плазмы.
Список литературы
1. Рыжов В.С., Жильцов А.В., Шумов А.В., Шустиков В.Ю. Долговременные наблюдения миллиметрового радиоизлучения солнечных вспышек на радиотелескопе РТ-7.5 МГТУ // Радиолокация, навигация, связь: XX междунар. науч.-техн. конф.: RLNC-2014 (Воронеж, 15-17 апреля 2014 г.): Труды. Т. 3. Воронеж, 2014. С. 1821-1831.
2. Смирнова В.В., Цап Ю.Т., Шумов А.В., Моргачев А.С., Моторина Г.Г., Рыжов В.С., Жаркова Н.А., Нагнибеда В.Г. Анализ механизмов генерации излучения рентгеновского, микроволнового и миллиметрового диапазонов в плазме солнечной вспышки 5 июля 2012 года // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана: электрон. журн. 2016. № 12. С. 85-97. DOI: 10.7463/1216.0852397
3. Шустиков В.Ю., Шумов А.В., Цап Ю.Т., Жаркова Н.А., Моргачев А.С., Моторина Г.Г., Контарь Э.П., Нагнибеда В.Г., Рыжов В.С., Смирнова В.В., Стрекалова П.В. Моделирование субмиллиметровой части спектра радиоизлучения солнечных вспышек // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана: электрон. журн. 2015. № 9. С. 106-121. DOI: 10.7463/0915.0812079
4. Aptekar R.L., Frederiks D.D., Golenetskii S.V., Ilynskii V.N., Mazets E.P., Panov V.N., Sokolova Z.J., Terekhov M.M., Sheshin L.O., Cline T.L., Stilwell D.E. Konus-W gamma-ray burst experiment for the GGS wind spacecraft // Space Science Reviews. 1995. Vol. 71. No. 1-4. Pp. 265-272. DOI: 10.1007/BF00751332
5. Dulk G.A. Radio emission from the Sun and stars // Annual review of astronomy and astrophysics. 1985. Vol. 23. Pp. 169-224. DOI: 10.1146/annurev.aa.23.090185.001125
6. Guidice D.A., Cliver E.W., Barron W.R., Kahler S. The air force RSTN system // Bull. of the Amer. Astronomical Soc. 1981. Vol. 13. P. 553.
7. Hannah I.G., Kontar E.P. Differential emission measures from the regularized inversion of Hinode and SDO data // Astronomy & Astrophysics. 2012. Vol. 539. ID A146. 14 p. DOI: 10.1051/0004-6361/201117576
8. Hurford G.J., Schmahl E.J., Schwartz R.A., Conway A.J., Aschwanden M.J., Csillaghy A., Dennis B.R., Johns-Krull C., Krucker S., Lin R.P., McTiernan J., Metcalf T.R., Sato J., Smith D.M. The RHESSI imaging concept // Solar Physics. 2002. Vol. 210. No. 1-2. Pp. 61–86. DOI: 10.1023/A:1022436213688
9. Krucker S., Gimenez de Castro C.G., Hudson H.S., Trottet G., Bastian T.S., Hales A.S., Kasparova J., Klein K.-L., Kretzschmar M., Luthi T., Mackinnan A., Pohjolainen S., White S.M. Solar flares a submillimeter wavelengths // Astronomy and Astrophysics Review. 2013. Vol. 21. No. 1. ID 58. DOI: 10.1007/s00159-013-0058-3
10. Kundu M.R., Vlahos L. Solar microwave bursts - a review // Space Science Reviews. 1982. Vol. 32. No. 4. Pp. 405-462. DOI: 10.1007/BF00177449
11. Lemen J.R., Title A.M., Akin D.J., Boerner P.F., Chou C., Drake J.F., Duncan D.W., Edwards C.G., Friedlaender F.M., Heyman G.F., Hurlburt N.E., Katz N.L., Kushner G.D., Levay M., Lindgren R.W. The atmospheric imaging assembly (AIA) on the Solar Dynamics Observatory (SDO) // Solar Physics. 2012. Vol. 275. No. 1-2. Pp. 17-40. DOI: 10.1007/s11207-011-9776-8
12. Machado M.E., Avrett E.H., Vernazza J.E., Noyes R.W. Semiempirical models of chromospheric flare regions // Astrophysical J. Pt. 1. 1980. Vol. 242. Nov. 15th. Pp. 336-351. DOI: 10.1086/158467
13. Розанов Б.А. Радиотелескоп ММ диапазона РТ-7.5 МВТУ // Изв. высших учебных заведений. Сер. Радиоэлектроника. 1981. Т. 24. № 3. С. 3-8.
14. Smirnova V.V., Nagnibeda V.G., Ryzhov V.S., Zhil’tsov A.V., Solov’ev A.A. Observations of subterahertz radiation of solar flares with an RT-7.5 radiotelescope // Geomagnetism and Aeronomy. 2013. Vol. 53. No. 8. Pp. 997-999. DOI: 10.1134/S0016793213080239
15. Tsap Yu.T., Smirnova V.V., Morgachev A.S., Motorina G.G., Kontar E.P., NagnibedaV.G., Strekalova P.V. On the origin of 140 GHz emission from the 4 July 2012 solar flare // Advances in Space Research. 2016. Vol. 57. No. 7. Pp. 1449-1455. DOI: 10.1016/j.asr.2015.12.037
16. White S.M., Thomas R.J., Schwartz R.A. Updated expressions for determining temperatures and emission measures from Goes soft X-ray measurements // Solar Physics. 2005. Vol. 227. No. 2. Pp. 231-248. DOI: 10.1007/s11207-005-2445-z
Radio Engineering. 2017; : 14-26
Solar Observations via Bauman Moscow State Technical University RT-7.5 Radio Telescope and Modeling Millimeter Emission of the Solar Flare on April 2, 2017
https://doi.org/10.24108/rdeng.0617.0000126Abstract
Presently, in the territory of Russia active millimeter solar observations are under way via Bauman Moscow State Technical University (BMSTU) RT-7.5 radio telescope (Shustikov et al., 2015, Smirnova et al., 2016; Rozanov 1981; Smirnova et al., 2013; Ryzhov et al., 2014). Rozanov 1981; Smirnova et al. 2013; Рыжов и др. 2014). A radio telescope antenna of the 7.75 m diameter with its unique receiving equipment mounted for frequencies of 93 and 140 GHz, (3.2 and 2.2 mm) allows observing the Sun in the mode of tracking area, or scanning, simultaneously at two frequencies. Such observations are a source of the most valuable information on flares - the most powerful solar activity effects. It is impossible to understand a nature of the energy release mechanisms in the solar flares when there is no adequate diagnosis of physical parameters of plasma and magnetic fields. Meanwhile, sub-THz (0.1-1 THz) radio observations make it possible to diagnose the most inaccessible areas for the Sun researchers, i.e. the chromosphere. The ground-based observations in the millimeter range are rare because of high sensitivity requirements for receiving equipment and significant atmosphere disturbances, while the appropriate space projects are just under development. The paper objective is to investigate a nature of the sub-THz emission from the flare with the positive spectral tilt recorded on the RT-7.5 radio telescope on April 2, 2017. To solve this problem, we used observations in the x-ray, ultraviolet, and microwave ranges. Based on the model of the flare Machado et.al. (1980) Chromosphere, a coronal plasma contribution to the millimeter radio emission has been estimated. This approach allows us not only to take a fresh look at the results obtained earlier, but also makes it possible to diagnose in-depth the physical parameters of the flare plasma.
References
1. Ryzhov V.S., Zhil'tsov A.V., Shumov A.V., Shustikov V.Yu. Dolgovremennye nablyudeniya millimetrovogo radioizlucheniya solnechnykh vspyshek na radioteleskope RT-7.5 MGTU // Radiolokatsiya, navigatsiya, svyaz': XX mezhdunar. nauch.-tekhn. konf.: RLNC-2014 (Voronezh, 15-17 aprelya 2014 g.): Trudy. T. 3. Voronezh, 2014. S. 1821-1831.
2. Smirnova V.V., Tsap Yu.T., Shumov A.V., Morgachev A.S., Motorina G.G., Ryzhov V.S., Zharkova N.A., Nagnibeda V.G. Analiz mekhanizmov generatsii izlucheniya rentgenovskogo, mikrovolnovogo i millimetrovogo diapazonov v plazme solnechnoi vspyshki 5 iyulya 2012 goda // Nauka i obrazovanie. MGTU im. N.E. Baumana: elektron. zhurn. 2016. № 12. S. 85-97. DOI: 10.7463/1216.0852397
3. Shustikov V.Yu., Shumov A.V., Tsap Yu.T., Zharkova N.A., Morgachev A.S., Motorina G.G., Kontar' E.P., Nagnibeda V.G., Ryzhov V.S., Smirnova V.V., Strekalova P.V. Modelirovanie submillimetrovoi chasti spektra radioizlucheniya solnechnykh vspyshek // Nauka i obrazovanie. MGTU im. N.E. Baumana: elektron. zhurn. 2015. № 9. S. 106-121. DOI: 10.7463/0915.0812079
4. Aptekar R.L., Frederiks D.D., Golenetskii S.V., Ilynskii V.N., Mazets E.P., Panov V.N., Sokolova Z.J., Terekhov M.M., Sheshin L.O., Cline T.L., Stilwell D.E. Konus-W gamma-ray burst experiment for the GGS wind spacecraft // Space Science Reviews. 1995. Vol. 71. No. 1-4. Pp. 265-272. DOI: 10.1007/BF00751332
5. Dulk G.A. Radio emission from the Sun and stars // Annual review of astronomy and astrophysics. 1985. Vol. 23. Pp. 169-224. DOI: 10.1146/annurev.aa.23.090185.001125
6. Guidice D.A., Cliver E.W., Barron W.R., Kahler S. The air force RSTN system // Bull. of the Amer. Astronomical Soc. 1981. Vol. 13. P. 553.
7. Hannah I.G., Kontar E.P. Differential emission measures from the regularized inversion of Hinode and SDO data // Astronomy & Astrophysics. 2012. Vol. 539. ID A146. 14 p. DOI: 10.1051/0004-6361/201117576
8. Hurford G.J., Schmahl E.J., Schwartz R.A., Conway A.J., Aschwanden M.J., Csillaghy A., Dennis B.R., Johns-Krull C., Krucker S., Lin R.P., McTiernan J., Metcalf T.R., Sato J., Smith D.M. The RHESSI imaging concept // Solar Physics. 2002. Vol. 210. No. 1-2. Pp. 61–86. DOI: 10.1023/A:1022436213688
9. Krucker S., Gimenez de Castro C.G., Hudson H.S., Trottet G., Bastian T.S., Hales A.S., Kasparova J., Klein K.-L., Kretzschmar M., Luthi T., Mackinnan A., Pohjolainen S., White S.M. Solar flares a submillimeter wavelengths // Astronomy and Astrophysics Review. 2013. Vol. 21. No. 1. ID 58. DOI: 10.1007/s00159-013-0058-3
10. Kundu M.R., Vlahos L. Solar microwave bursts - a review // Space Science Reviews. 1982. Vol. 32. No. 4. Pp. 405-462. DOI: 10.1007/BF00177449
11. Lemen J.R., Title A.M., Akin D.J., Boerner P.F., Chou C., Drake J.F., Duncan D.W., Edwards C.G., Friedlaender F.M., Heyman G.F., Hurlburt N.E., Katz N.L., Kushner G.D., Levay M., Lindgren R.W. The atmospheric imaging assembly (AIA) on the Solar Dynamics Observatory (SDO) // Solar Physics. 2012. Vol. 275. No. 1-2. Pp. 17-40. DOI: 10.1007/s11207-011-9776-8
12. Machado M.E., Avrett E.H., Vernazza J.E., Noyes R.W. Semiempirical models of chromospheric flare regions // Astrophysical J. Pt. 1. 1980. Vol. 242. Nov. 15th. Pp. 336-351. DOI: 10.1086/158467
13. Rozanov B.A. Radioteleskop MM diapazona RT-7.5 MVTU // Izv. vysshikh uchebnykh zavedenii. Ser. Radioelektronika. 1981. T. 24. № 3. S. 3-8.
14. Smirnova V.V., Nagnibeda V.G., Ryzhov V.S., Zhil’tsov A.V., Solov’ev A.A. Observations of subterahertz radiation of solar flares with an RT-7.5 radiotelescope // Geomagnetism and Aeronomy. 2013. Vol. 53. No. 8. Pp. 997-999. DOI: 10.1134/S0016793213080239
15. Tsap Yu.T., Smirnova V.V., Morgachev A.S., Motorina G.G., Kontar E.P., NagnibedaV.G., Strekalova P.V. On the origin of 140 GHz emission from the 4 July 2012 solar flare // Advances in Space Research. 2016. Vol. 57. No. 7. Pp. 1449-1455. DOI: 10.1016/j.asr.2015.12.037
16. White S.M., Thomas R.J., Schwartz R.A. Updated expressions for determining temperatures and emission measures from Goes soft X-ray measurements // Solar Physics. 2005. Vol. 227. No. 2. Pp. 231-248. DOI: 10.1007/s11207-005-2445-z
