UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Morfología y

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS
E.A.P. DE FÍSICA
Morfología y características físicas de las eyecciones de
masa coronal solar
Capítulo VI. Las EMC y los flare o fulguraciones
MONOGRAFÍA
Para optar el Título Profesional de Licenciado en Física
AUTOR
Tinoco Licas, Silvia Soledad
LIMA – PERÚ
2005
VI.
LAS EMC Y LOS FLARES O FULGURACIONES
El fenómeno EMC-FLARE puede ser explicado simplemente en términos de dos
procesos
Primero hay EMC que abren un campo magnético coronal inicialmente cerrado
para eyectar masa previamente atrapada en el campo magnético cerrado. Esto es
seguido por un FLARE el cual resulta del re-encerramiento del campo magnético
abierto debido a la reconexión [Pneuman, 1976 [Ref. 21]]. El primer paso es un
proceso de MHD ideal, y el segundo paso un proceso turbulento disipativo de
MHD.
Las fulguraciones o FLARES ocurren porque, por alguna inestabilidad
magnetohidrodinámica del plasma, se produce la eyección de materia coronal
(filamento), que comienza a elevarse por debajo de los loops o bucles arrastrando
las líneas de campo magnético. A medida que el filamento sube y abre las líneas
del campo, por debajo comenzará la reconexión del mismo. Las sucesivas
reconexiones, a alturas progresivamente mayores, dan lugar a la formación de un
nuevo sistema de bucles en la corona, en una configuración de menor energía. En
este proceso de liberación de energía se calienta el plasma a temperaturas muy altas
y en regiones confinadas, fenómeno acompañado por aceleración de partículas que
se dirigirán hacia la base del bucles emitiendo rayos X (figura 13.a, figura13.b) de
alta energía y radiación en líneas espectrales del átomo de hidrógeno. A
continuación, en la fase gradual, la emisión de rayos X de baja energía alcanza un
máximo y luego decae por el enfriamiento progresivo del plasma.
Las fulguraciones solares exhiben muchos de los procesos físicos
fundamentales de la magnetohidrodinámica y de la física del plasma (reconexión
magnética, aceleración y propagación de partículas y disipación turbulenta). Por lo
tanto, la física de las fulguraciones tiene relevancia directa sobre los plasmas de
laboratorio y en una gran variedad de fenómenos astrofísicos.
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Figura 13.a
Movimiento meridional de los tubos internos magneticos
Figura 13.b
Esquema de actividad dentro de una configuración magnetica
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Para comprender el cómo suceden los dos procesos en la corona, necesitamos
apreciar la fuerza que estructuran a la corona a gran escala. Los millones de grados
de temperatura de la corona no pueden ser confinados enteramente por la gravedad
solar. El decaimiento rápido del inverso del cuadrado de la gravedad solar y la alta
conductividad térmica de la corona nos da un crecimiento para la expansión del
viento solar [Parker 1963[Ref. 22]]. El campo magnético proporciona un único
significado por los cuales esta extensión puede ser frustrada. La fuerza de Lorentz
incluye una fuerza magnética isotrópica de presión el cual puede realzar sólo la
tendencia de la corona a ampliarse. Esto es la otra componente de la fuerza de
Lorentz, la fuerza de tensión magnética, el cual localmente puede atrapar plasma
frente a la expansión, con tal que el campo sea cerrado y sea suficientemente
intenso. Así la corona se compone de dos tipos distintos de regiones dinámicas, las
regiones abiertas del campo adonde el plasma fluye hacia fuera como el viento
solar y las regiones cerradas del campo donde el campo magnético confina los
bubles del plasma cuasi estático. Por último aparece un HELMET STREAMERS
(figura 14) afuera del cual la densidad es baja y el campo magnético es abierto. Si
la actividad solar es mínima, las regiones de campo abierto sobre los polos
producen extensos agujeros coronales polares.
Figura 14
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Algunos de los campos magnéticos inicialmente cerrados en la corona pueden
abrirse para producir una EMC. En efecto, muchos de las EMC, observadas por los
coronógrafos SMM y NRL P-78, fueron originadas por el rompimiento de los
HELMET STREAMER coronal.
Las gráficas siguientes (figura 15a. figura 15.b) muestran:
La reconexión magnética en la corona. La geometría de una sección transversal de
un HELMET STREAMER sugiere un método en el cual los campos magnéticos
que pueden venir juntos, aniquilándose, y reconectándose. De acuerdo al modelo
CSHKP propuesta por Peter Sturrock en 1968, la reconexión magnética resulta con
partículas aceleradas de alta energía, eyectando plasma y la transformación de dos
listones en la cromosfera.
Cromosfera, región activa bipolar
Figura 15.a
Figura 15.a Corriente de plasma o Helmet Streamer quieto.
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Figura 15.b Muestra un Streamer
Muchas EMC demuestran una estructura correspondiente de tres partes;
1.
El direccionamiento del casco de alta densidad de la eyección de masa tiene la
apariencia de un bucle cuando es vista en la proyección del plano del cielo.
2.
Una cavidad que se arrastra con un limite agudo
3.
Una prominencia brota en la cavidad.
Puesto que muchos EMC erupcionan apartir del casco de corriente de plasma
(HELMET STREAMER) pre existente, es razonable identificar la estructura en
tres partes. La mayoría de los EMC no se originan en un impulso de la energía sino,
resultan de salir de una estructura preexistente en desequilibrio. Por lo tanto, no es
sorprendente que la forma coherente del plasma magnetizado con sus tres partes
está preservada en esta transición del equilibrio al movimiento completamente
desarrollado. Esto es reforzado por la observación del rango de las velocidades de
las EMC, impresionantemente desciende de 1 000 km/s a 10km/s con una
velocidad media de 350 km/s en los datos del coronógrafo/polarímetro SMM Ésta
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velocidad media es supersónica pero sub. Alfvénica. Se ha podido explicar tambien
la fuente de energía y el disparador para las EMC [Hundhausend, Holzer, y Low,
1987]. Esto es una cuerda de flujo magnético el cual provee la cantidad necesaria
de energía para conducir la eyección y abrir el campo. La masa eyectada (10 15 g)
juega el rol de confinamiento de la cuerda de flujo para mantener en equilibrio
antes de la erupción; cuando ese confinamiento falla, la EMC es iniciada por la
flotabilidad magnética de la cuerda del flujo en la cavidad.
Las diversas formas de actividad solar, prominencias eruptivas o desvanecimientos
de filamentos son fuertemente correlacionados con las EMC.
Fue el coronógrafo en SMM que permitió un estudio detallado de la relación entre
los FLARES y las EMC. Hay 6 resultados básicos de los estudios que debe disipar
cualquier creencia que los FLARES pueden causar las EMC:
•
ESTADISTICO: Solo una minoría de EMC (< 40%) es asociada con FLARES,
y la asociación más común (~ 70 %) es con las prominencias eruptivas
•
TAMAÑOS ESPACIALES: Las características del tamaño angular de las EMC
implican el rompimiento de la baja corona en las escalas espaciales mucho más
grandes que los FLARES y REGIONES. De la base de datos de SMM [Burkepile
y St Cyr, 1993], el promedio de ancho angular de todos las EMC fueron 48 ο .
•
DISTRIBUCION DE LATITUD: Las latitudes o regiones de FLARE deriva
hacia del Ecuador como la actividad solar progrese desde un mínimo a máximo.
En contraste las EMC, semejante a un casco de corriente (helmet streamer),
originado de un rango más amplio de la latitud que extiende a las altas latitudes
como se aproxime la actividad solar máxima.
•
CRONOMETRAJE: Los inicios de las EMC tienden a ocurrir antes de los
FLARES.
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•
LOCALIZACIONES: Los FLARES pueden ocurrir en cualquier parte bajo
una EMC y no son centrados
por debajo
como originalmente se creía y
anticipaban si ellos causan las EMC
•
ENERGÉTICOS: Haundhausend ;1972 estima que la energía especifica
revelado desde un volumen de FLARE para generar 10 31 ergios de perturbación de
viento solar es alrededor de tres ordenes de magnitud mayores que la densidad de
energía térmica cromosférica normal.El promedio de energía mecánica de una
EMC es 10
31
ergios. También hay una pobre correlación entre la intensidad de
rayos X del FLARE y la energía asociada a las EMCs [Hundhausen, 1997[Ref.
22]].
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