Magnetic connectivity in SEP events
Barcewicz, Suvi (2019-10-30)
Magnetic connectivity in SEP events
Barcewicz, Suvi
(30.10.2019)
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
avoin
Julkaisun pysyvä osoite on:
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019110536741
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019110536741
Tiivistelmä
The Solar energetic particle (SEP) events are the main source of the energetic particles we observe in space. They pose a threat on spacecraft electronics and humans in space and have effects that can be observed even from the ground, so studying these events is essential. Energetic charged particles propagate mainly along the magnetic field in the interplanetary medium. In this thesis we look for a magnetic connection between the flare and the observer during the associated SEP event. The events studied here have Fe/C enhancement, indicating acceleration by a flare, but there is an associated coronal mass ejection (CME) as well. The magnetic connection was modeled by the angle between the root of the nominal Parker spiral and the potential field source surface (PFSS) modeled field line traced up from the flare site reaching closest to it. More than ten open field lines were found within 10 degrees from the flare site in 75% of the events. In 49% of these events we found a good magnetic connection. Good magnetic connection was associated with high Fe/C ratio, indicating flare acceleration and that the observed particles could have reached the observer from the flare. The flare parameters, duration and class, were not linked to the magnetic connection. The flare class, however, showed a connection to CME speed and the flare duration was associated with both, the CME speed and the Fe/C ratio of the SEP event. We also studied the magnetic spreading of the PFSS model when tracing the field up from the flare site and found wider longitudinal spreading than in the previous studies. This explains how an SEP event can be observed by spacecraft almost on the opposite sides of the Sun. Auringon hiukkaspurkaukset tuottavat suurimman osan avaruudessa havaitsemistamme suurienergiaisista hiukkasista. Ne ovat haitallisia ihmisille ja elektroniikalle avaruudessa ja niiden vaikutus voidaan havaita myös maan pinnalla. Siksi niiden tutkiminen ja ennustaminen on tärkeää. Varatut hiukkaset liikkuvat avaruudessa pääsääntöisesti magneettikenttää pitkin. Tässä pro gradu -tutkielmassa tarkastelen magneettista yhteyttä Auringon roihu-purkausten ja havaitsijan välillä hiukkaspurkausten aikana. Tutkittavilla hiukkaspurkauksilla on kohonnut Fe/C-suhde, joka indikoi hiukkaskiihdytystä Auringon roihussa, vaikka tutkittaviin hiukkaspurkauksiin liittyi myös koronan massapurkaus (CME). Kuvasin koronan magneettikenttää potential field source surface (PFSS) -mallilla laskemalla kenttäviivat roihun lähistöltä lähdepinnalle. Magneettista yhteyttä kuvaa Parker-spiraalin kiinnityskohdan ja lähimmän kenttäviivan kulmaetäisyys lähdepinnalla. Löysin PFSS-mallilla vähintään kymmenen avointa (lähdepinnalle ulottuvaa) kenttäviivaa 10 asteen säteellä roihun koordinaateista 75% tapauksista. 49%:ssä näistä tapauksista löysin hyvän magneettisen yhteyden, eli löysin PFSS-mallinnetun kenttäviivan pään lähdepinnalta alle 10 asteen päästä nominaalisen Parker-spiraalin juuresta. Hyvä magneettinen yhteys liittyi korkeaan Fe/C-suhteeseen, mikä viittaa siihen, että roihun kiihdyttämät hiukkaset voivat saavuttaa havaitsijan. Roihun kestolla ja intensiteetillä, ei ollut yhteyttä magneettiseen yhteyteen. Roihun intensiteetti oli sen sijaan yhteydessä CME:n nopeuteen ja roihun kesto sekä CME:n nopeuteen, että hiukkaspurkauksen Fe/C-suhteeseen. Tutkin myös magneettikentän leviämistä PFSS-mallissa. Laskin kenttäviivat roihun läheltä ja mittasin suurimman longitudileveyden lähdepinnalla. Löysin suurempia leviämisiä, kuin aiemmissa tutkimuksissa, mikä selittää miksi kaksi havaitsijaa lähes vastakkaisilla puolilla Aurinkoa voivat havaita saman hiukkaspurkauksen.