• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Anisotropisk radiovågsspridning i solkoronan

    Simuleringar av en källa som påverkas av radiovågsutbredningseffekter när den färdas i olika vinklar till observatörens siktlinje. Vänster, mitten, och högra paneler illustrerar utseendet på en källa som fortplantar sig i vinklarna θ=0o, 10o, 30o, respektive, till observatörens siktlinje. Fotona (ljusblå prickar) sänds ut från en punktkälla (rött kors) vid 32 MHz (1,75R⊙, indikeras med det grå, streckad linje) och fortplantas genom ett medium med en turbulensnivå ϵ=0,8 och anisotropi α=0,3. Källans skenbara position och FWHM-storlek, med avseende på solen (orange cirkel), indikeras med ett mörkblått kors och cirkel, respektive. Kredit:Figur anpassad från Kontar et al. (2019).

    Solar radioemission produceras i det turbulenta mediet i solatmosfären, och dess observerade egenskaper (källans position, storlek, tidsprofil, polarisering, etc.) påverkas avsevärt av utbredningen av radiovågorna från sändaren till observatören. Spridning av radiovågor på slumpmässiga täthetsoregelbundenheter har länge ansetts vara en viktig process för tolkning av radiokällors storlekar (t.ex. Steinberg et al. 1971), positioner (t.ex. Fokker 1965; Stewart 1972), direktivitet (t.ex. Thejappa et al. 2007; Bonnin et al. 2008; Reiner et al. 2009), och intensitet-tidsprofiler (t.ex. Krupar et al. 2018, Bian et al. 2019). Medan ett antal Monte Carlo-simuleringar har utvecklats för att beskriva radiovågsspridning (mest för isotropa densitetsfluktuationer), inte alla håller med. Detta arbete tar upp denna viktiga fråga både genom att utöka och förbättra de tidigare beskrivningarna.

    I den senaste tidningen, forskare granskade den numeriska Monte Carlo-tekniken som används för att lösa Langevin-ekvationerna som modellerar både källstorlekar och tidsprofiler. Isotropisk spridning är oförenlig med observationer av solenergiradiokällors storlekar och tidsprofiler. Därför, forskarna konstruerade en ny modell som möjliggör kvantitativ analys av radiovågsutbredning i ett medium som innehåller en axiell symmetrisk, men anisotrop, spridningskomponent. Explicita uttryck för Langevin-ekvationerna i fallet med anisotropisk spridning härleddes och presenterades i avsnitt 3.2 i Kontar et al. (2019).

    Källornas egenskaper, som erhållits från strålspårningssimuleringarna (se figur 1), studerades med antagandet att fotonerna fortplantade sig i olika vinklar till observatörens siktlinje (LOS) (se figur 2). Forskarna fann att FWHM-källans storlek längs x-riktningen minskar med ökande vinkel från LOS, medan FWHM-källans storlek i y-riktningen endast ändras svagt. Intressant, även om radiovågsspridningseffekterna leder till stora källstorlekar, riktningen är övervägande i radiell riktning; ett resultat som skiljer sig från tidiga resultat som tyder på isotropisk riktning (emissionsmönster) på grund av spridning.

    En animation som visar hur fotoner från en radiopunktkälla som sänder ut vid 32 MHz påverkas av radiovågsutbredningseffekter när de färdas in i heliosfären (där α=0,3 och ϵ=0,8). Den vänstra panelen illustrerar hur källan kommer att se ut om den sprider sig direkt mot betraktaren, medan den högra panelen indikerar hur källan kommer att se ut om den fortplantar sig vinkelrätt mot observatörens siktlinje. Kredit:Figur anpassad från Kontar et al. (2019).

    Källstorlek och tidsprofilmätningar från de numeriska Monte Carlo-simuleringarna jämfördes med observationer av källstorlekar och avklingningstider över ett brett frekvensområde (0,02-500 MHz). Forskarna fann att både källstorleken och avklingningstiden för observationerna endast kan matchas om anisotropi beaktas, medan när den ignoreras, endast en av de två egenskaperna kan matchas åt gången.

    Huvudresultatet av detta arbete kommer från jämförelsen av simuleringarna med de kombinerade avbildnings- och tidsfördröjningsobservationerna som en funktion av frekvens. En sådan jämförelse leder oss till slutsatsen att observationer av typ III solradioskurstorlekar och varaktigheter, över ett brett spektrum av frekvenser, kräver anisotropisk spridning i hela heliosfären mellan solen och jorden, med en anisotropifaktor 0,3 och med densitetsfluktuationerna övervägande vinkelräta mot den radiella riktningen. På samma gång, slutsatser om nivån av densitetsfluktuationer är också beroende av, och kräver därför kunskap om, de yttre densitetsskalorna. Den numeriska modellen som utvecklats tyder på att anisotropa densitetsfluktuationer (lägre effekt i parallell riktning) krävs för att ta hänsyn till källstorlekarna och avklingningstiderna samtidigt, för alla typer av radioskurar som avger plasmaradioemission.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com