Kinematics of flare ribbons during eruption of solar prominences

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Flare ribbons formed in solar two-ribbon flares after eruptions of prominences diverge in opposite directions from the polarity inversion line of the photospheric longitudinal magnetic field, sharply slowing down with time and distance from this line. Examples of such events are given and the kinematics of flare ribbons is demonstrated. A comparison of the position of the ribbons with the distribution of the photospheric magnetic field shows that the separation of the ribbons slows down when they enter a region of a strong longitudinal field. A simple model of prominence eruption illustrates the kinematic features of the motion of the ribbons and the relation to the sources of the coronal magnetic field in the photosphere.

Full Text

Restricted Access

About the authors

B. P. Filippov

Pushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere, and Radio Wave Propagation, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: bfilip@izmiran.ru
Russian Federation, Moscow, Troitsk

References

  1. Прист Э., Форбс Т. Магнитное пересоединение. Пер. с англ. ред. В.Д. Кузнецов, А.Г. Франк. М: Физматлит, 592 с. 2005.
  2. Carmichael H. A process for flares / The Physics of Solar Flares / Proceedings of the AAS-NASA Symposium. Greenbelt, MD. October 28−30, 1963. Ed. Hess W.N. SP-50 of NASA Special Publications, Washington: NASA Scientific and Technical Information Division. P. 451−456. 1964.
  3. Carrington R.C. Description of a singular appearance seen in the Sun on September 1, 1859 // Mon. Not. R. Astron. Soc. V. 20. P. 13−15. 1859.
  4. Ding M.D., Chen Q.R., Li J.P., Chen P.F. Hα and hard X-ray observations of a two-ribbon flare associated with a filament eruption // Astrophys. J. V. 598. № 1. P. 683−688. 2003. https://doi.org/10.1086/378877
  5. Durant C.J. Polar magnetic fields – filaments and the zero-flux contour // Solar Phys. V. 211. № 1−2. P. 83−102. 2002. https://doi.org/10.1023/A:1022501505915
  6. Filippov B. Electric current equilibrium in the corona // Solar Phys. V. 283. № 2. P. 401−411. 2013. https://doi.org/10.1007/s11207-013-0253-4
  7. Filippov B. Rising of a magnetic null point in the wake of an erupting flux rope // Mon. Not. R. Astron. Soc. V. 512. № 1. P. 1357–1364. 2022. https://doi.org/10.1093/mnras/stac575
  8. Fletcher L., Dennis B.R., Hudson H.S. et al. An observational overview of solar flares // Space Sci. Rev. V. 159. № 1−4. ID 19. 2011. https://doi.org/10.1007/s11214-010-9701-8
  9. Forbes T.G., Priest E.R. Reconnection in solar flares / Solar Terrestrial Physics: Present and Future. Eds. Butler D.M., Papadopoulous K. Greenbelt, MD: NASA Reference Publication 1120. P. 1−35. 1984.
  10. Forbes T.G., Lin J. What can we learn about reconnection from coronal mass ejections? // J. Atmos. Sol.-Terr. Phy. V. 62. № 16. P. 1499−1507. 2000. https://doi.org/10.1016/S1364-6826(00)00083-3
  11. Forbes T.G., Seaton D.B., Reeves K.K. Reconnection in the post-impulsive phase of solar flares // Astrophys. J. V. 858. № 2. ID 70. 2018. https://doi.org/10.3847/1538-4357/aabad4
  12. Hinterreiter J., Veronig A.M., Thalmann J.K., Tschernitz J., Pötzi W. Statistical properties of ribbon evolution and reconnection electric fields in eruptive and confined flares // Solar Phys. V. 293. № 3. ID 38. 2018. https://doi.org/10.1007/s11207-018-1253-1
  13. Hirayama T. Theoretical model of flares and prominences. I: Evaporating flare model // Solar Phys. V. 34. № 2. P. 323−338. 1974. https://doi.org/10.1007/BF00153671
  14. Kopp R.A., Pneuman G.W. Magnetic reconnection in the corona and the loop prominence phenomenon // Solar Phys. V. 50. № 1. P. 85−98. 1976. https://doi.org/10.1007/BF00206193
  15. Kuperus M., Raadu M.A. The support of prominences formed in neutral sheets // Astron. Astrophys. V. 31. P. 189−193. 1974.
  16. Lemen J.R., Title A.M., Akin D.J., et al. The Atmospheric Imaging Assembly (AIA) on the Solar Dynamics Observatory (SDO) // Solar Phys. V. 275. № 1−2. P. 17−40. 2012. https://doi.org/10.1007/s11207-011-9776-8
  17. Li L., Zhang J. On the brightening propagation of post-flare loops observed by TRACE // Astrophys. J. V. 690. № 1. P. 347−357. 2009. https://doi.org/10.1088/0004-637X/690/1/347
  18. Lin J., Forbes T.G., Isenberg P.A., Démoulin P. The effect of curvature on flux-rope models of coronal mass ejections // Astrophys. J. V. 504. № 2. P. 1006−1019. 1998. https://doi.org/10.1086/306108
  19. Lin J., Soon W., Baliunas S.L. Theories of solar eruptions: a review // New Astron. Rev. V. 47. № 2. P. 53−84. 2003. https://doi.org/10.1016/S1387-6473(02)00271-3
  20. Martin S.F. Conditions for the formation and maintenance of filaments (invited review) // Solar Phys. V. 182. № 1. P. 107−137. 1998. https://doi.org/10.1023/A:1005026814076
  21. McIntosh P.S. Solar magnetic fields derived from hydrogen alpha filtergrams // Rev. Geophys. Space Phys. V. 10. № 3. P. 837−846. 1972. https://doi.org/10.1029/RG010i003p00837
  22. Priest E.R., Forbes T.G. Magnetic field evolution during prominence eruptions and two-ribbon flares // Solar Phys. V. 126. № 2. P. 319−350. 1990. https://doi.org/10.1007/BF00153054
  23. Priest E.R., Forbes T.G. The magnetic nature of solar flares // Astron. Astrophys. Rev. V. 10. № 4. P. 313−377. 2002. https://doi.org/10.1007/s001590100013
  24. Qiu J., Lee J., Gary D.E., Wang H. Motion of flare footpoint emission and inferred electric field in reconnecting current sheets // Astrophys. J. V. 565. № 2. P. 1335−1347. 2002. https://doi.org/10.1086/324706
  25. Qiu J., Wang H., Cheng C.Z., Gary, D.E. Magnetic reconnection and mass acceleration in flare–coronal mass ejection events // Astrophys. J. V. 604. № 2. P. 900−905. 2004. https://doi.org/10.1086/382122
  26. Schou J., Scherrer P.H., Bush R.I. et al. Design and ground calibration of the Helioseismic and Magnetic Imager (HMI) instrument on the Solar Dynamics Observatory (SDO) // Solar Phys. V. 275. № 1–2. P. 229–259. 2012. https://doi.org/10.1007/s11207-011-9842-2
  27. Snodgrass H.B., Kress J.M., Wilson P.R. Observations of the polar magnetic fields during the polarity reversals of cycle 22 // Solar Phys. V. 191. № 1. P. 1−19. 2000. https://doi.org/10.1023/A:1005279508869
  28. Sterling A.C., Moore R.L. Slow-rise and fast-rise phases of an erupting solar filament, and flare emission onset // Astrophys. J. V. 630. № 2. P. 1148−1159. 2005. https://doi.org/10.1086/432044
  29. Sturrock P.A. Model of the high-energy phase of solar flares // Nature. V. 211. № 5050. P. 695−697. 1966. https://doi.org/10.1038/211695a0
  30. Švestka Z. On the varieties of solar flares / The Lower Atmosphere of Solar Flares. Proceedings of the Solar Maximum Mission Symposium. Sunspot, NM, August 20−24, 1985. Eds. Neidig D.F., Machado M.E. Sunspot, NM: National Solar Observatory. P. 332–355. 1986.
  31. Van Tend W., Kuperus M. The development of coronal electric current system in active regions and their relation to filaments and flares // Solar Phys. V. 59. № 1. P. 115–127. 1978. https://doi.org/10.1007/BF00154935
  32. Wang H., Qiu J., Jing J., Zhang H. Study of ribbon separation of a flare associated with a quiescent filament eruption // Astrophys. J. V. 593. № 1. P. 564−570. 2003. https://doi.org/10.1086/376360
  33. Zhang Q.M., Yang S.H., Li T., Hou Y.J., Li Y. Fast degradation of the circular flare ribbon on 2014 August 24 // Astron. Astrophys. V. 636. ID L11. 2020. https://doi.org/10.1051/0004-6361/202038072

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Motion of flare ribbons. Left column: images of flare ribbons on filtergrams: (a) – in the Hα line on June 24, 1999 (courtesy of Meudon Observatory), (g) – in the Hα line on November 18, 2003 (courtesy of Kanzelhöhe Solar Observatory), (g) – in the 304 Å SDO/AIA channel on September 29, 2013 (courtesy of the SDO/AIA consortium), (j) – in the 304 Å SDO/AIA channel on July 15, 2022 (courtesy of the SDO/AIA consortium). The ribbons are designated by symbols R1 – R8. Middle column: motion of flare ribbons along lines A–B, shown in the left panels. The dark, steeply sloped bands in panels h and l correspond to fast moving EPs. The right column shows the time dependence of ribbon speeds. The dashed lines correspond to ribbons located to the northwest (courtesy of the SDO/AIA consortium).

Download (497KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. The position of flare ribbons relative to the photospheric magnetic field. (a) and (b) correspond to panels (g) and (j) in Fig. 1, (c) is a filtergram in the Hα line of a flare passing through the sunspot umbra (Large Non-Eclipse Coronagraph of the GAS GAO). (With permission from the SDO/AIA, SDO/HMI, and GAS GAO consortiums).

Download (186KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. (a) – magnetic field lines of direct electric current I in the external field of two charges q and –q and the sequence of field lines emanating from the zero point N to the ribbons S in the chromosphere when the current rises (b).

Download (149KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Time dependence of the height h of the erupting magnetic flux rope, the zero point zn and the half-distance R between the flare ribbons (a) and the rate of change of the coordinates of these quantities v, vzn and vs, respectively (b). The dashed line with a short dash shows the profile of the change in the induction electric field at the zero point, the vertical dashed line with a long dash shows the moment of increase of the induction field to half the maximum value.

Download (125KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».