कोरोनल सीस्मोलॉजी

कोरोनल सीस्मोलॉजी (भूकंप विज्ञान) मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक (एमएचडी) तरंगों और दोलनों के उपयोग से सूर्य के कोरोना के प्लाज्मा का अध्ययन करने की एक तकनीक है। मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक्स विद्युत प्रवाहकीय तरल पदार्थों की गतिशीलता का अध्ययन करता है - इस मामले में, तरल पदार्थ कोरोनल प्लाज्मा है। तरंगों के अवलोकन किए गए गुण (जैसे आवृत्ति, तरंग दैर्ध्य, आयाम, लौकिक और स्थानिक हस्ताक्षर (तरंग गड़बड़ी का आकार क्या है?), तरंग विकास के विशिष्ट परिदृश्य (तरंग नम है?) तरंग घटना के सैद्धांतिक मॉडलिंग (फैलाव संबंध, विकासवादी समीकरण, आदि) के साथ संयुक्त, कोरोना के भौतिक मापदंडों को प्रतिबिंबित कर सकता है जो सीटू में पहुंच योग्य नहीं हैं, जैसे कि कोरोनल चुंबकीय क्षेत्र की ताकत और अल्फवेन वेग और कोरोनल अपव्यय गुणांक मूल रूप से, एमएचडी कोरोनल सीस्मोलॉजी की विधि 1970 में तरंगों के प्रचार के लिए वाई उचिदा और बी रॉबर्ट्स एट अल द्वारा सुझाई गई थी। 1984 में स्थायी तरंगों के लिए, लेकिन आवश्यक अवलोकन संकल्प की कमी के कारण 90 के दशक के उत्तरार्ध तक व्यावहारिक रूप से लागू नहीं किया गया था। दार्शनिक रूप से, कोरोनल सीस्मोलॉजी पृथ्वी के सीस्मोलॉजी, हेलिओसिज़्मोलॉजी और प्रयोगशाला प्लाज्मा उपकरणों के एमएचडी स्पेक्ट्रोस्कोपी के समान है। इन सभी दृष्टिकोणों में, माध्यम की जांच के लिए विभिन्न प्रकार की तरंगों का उपयोग किया जाता है।

कोरोनल सिस्मोलॉजी का सैद्धांतिक आधार प्लाज्मा सिलेंडर के एमएचडी मोड का फैलाव संबंध है: प्लाज्मा संरचना जो अनुप्रस्थ दिशा में गैर-समान है और चुंबकीय क्षेत्र के साथ विस्तारित है। यह मॉडल सौर कोरोना में देखी गई कई प्लाज्मा संरचनाओं के वर्णन के लिए अच्छी तरह से काम करता है: उदा कोरोनल लूप्स, प्रोमिनेन्स फ़िब्रिल्स, प्लम्स और विभिन्न फ़िलामेंट्स। इस तरह की संरचना एमएचडी तरंगों के वेवगाइड के रूप में कार्य करती है।

यह चर्चा नाकरियाकोव और वर्विचटे से अनुकूलित है।

मोड

कई अलग-अलग प्रकार के एमएचडी मोड हैं जिनमें काफी अलग फैलाव, ध्रुवीकरण और प्रचार गुण हैं।

किंक मोड्स

किंक (या अनुप्रस्थ) मोड, जो प्लाज्मा संरचना द्वारा निर्देशित तिरछी तेजी से चुंबक ध्वनिक (मैग्नेटोसोनिक तरंगों के रूप में भी जाना जाता है) हैं; मोड प्लाज्मा संरचना की धुरी के विस्थापन का कारण बनता है। ये मोड दुर्बल रूप से संकुचित होते हैं, लेकिन फिर भी इमेजिंग उपकरणों के साथ समय-समय पर स्थायी या कोरोनल संरचनाओं के विस्थापन के प्रचार के रूप में देखा जा सकता है, उदा कोरोनल लूप्स। अनुप्रस्थ या "किंक" मोड की आवृत्ति निम्न अभिव्यक्ति द्वारा दी गई है:

$\omega _{K}={\sqrt {\frac {2k_{z}B^{2}}{\mu (\rho _{i}+\rho _{e})}}}$

किंक मोड के लिए लूप के बेलनाकार मॉडल में दिगंशीय तरंग संख्या का पैरामीटर, $m$ 1 के बराबर है, जिसका अर्थ है कि सिलेंडर स्थिर सिरों के साथ लहरा रहा है।

सॉसेज मोड

सॉसेज मोड, जो प्लाज्मा संरचना द्वारा निर्देशित तिरछी तेजी से चुंबक ध्वनिक तरंगें भी हैं; मोड प्लाज्मा संरचना के विस्तार और संकुचन का कारण बनता है, लेकिन इसके अक्ष को विस्थापित नहीं करता है। ये मोड संकुचित होते हैं और दोलन संरचना में चुंबकीय क्षेत्र के निरपेक्ष मूल्य में महत्वपूर्ण बदलाव लाते हैं। सॉसेज मोड की आवृत्ति निम्न अभिव्यक्ति द्वारा दी गई है:

$\omega _{S}={\sqrt {\frac {k_{z}^{2}B^{2}}{\mu \rho _{e}}}}$

सॉसेज मोड के लिए पैरामीटर $m$ 0 के बराबर है; इसकी व्याख्या "श्वास" के रूप में अंदर और बाहर, फिर से निश्चित समापन बिंदुओं के साथ की जाएगी।

अनुदैर्ध्य मोड

अनुदैर्ध्य (या धीमी, या ध्वनिक) मोड, जो मुख्य रूप से प्लाज्मा संरचना में चुंबकीय क्षेत्र के साथ प्रसार करने वाली धीमी चुंबक ध्वनि तरंगें हैं; ये मोड अनिवार्य रूप से संपीड़ित हैं। इन मोड में चुंबकीय क्षेत्र गड़बड़ी नगण्य है। धीमी गति की आवृत्ति निम्नलिखित अभिव्यक्ति द्वारा दी गई है:

$\omega _{L}={\sqrt {k_{z}^{2}\left({\frac {C_{s}^{2}C_{A}^{2}}{C_{s}^{2}+C_{A}^{2}}}\right)}}$

जहाँ हम $C_{s}$ को ध्वनि की गति के रूप में और $C_{A}$ को अल्फेन वेग के रूप में परिभाषित करते हैं।

पृष्ठीय मोड

टॉर्सनल (अल्फवेन या ट्विस्ट) मोड कुछ व्यक्तिगत चुंबकीय सतहों के साथ चुंबकीय क्षेत्र के असंपीड्य अनुप्रस्थ क्षोभ होते हैं। किंक मोड्स के विपरीत, पृष्ठीय वाले मोड्स को इमेजिंग उपकरणों के साथ नहीं देखा जा सकता है, क्योंकि वे या तो संरचना अक्ष या इसकी सीमा के विस्थापन का कारण नहीं बनते हैं।

$\omega _{A}={\sqrt {\frac {k_{z}^{2}B^{2}}{\mu \rho _{i}}}}$

अवलोकन

एक कोरोनेशन आर्केड की ट्रेस छवि

कोरोना के गर्म प्लाज्मा में मुख्य रूप से ईयूवी, ऑप्टिकल और माइक्रोवेव बैंड में कई अंतरिक्षजनित और जमीन-आधारित उपकरणों के साथ तरंग और दोलनशील घटनाएं देखी जाती हैं, उदा. सौर और हेलिओस्फेरिक वेधशाला (सोहो), संक्रमण क्षेत्र और कोरोनल एक्सप्लोरर (ट्रेस), नोबेयामा रेडियोहेलियोग्राफ़ (एनओआरएच, नोबेयामा रेडियो वेधशाला देखें)। फेनोमेनोलॉजिकल रूप से, शोधकर्ता ध्रुवीय पंखों और बड़े कोरोनल लूप्स के पैरों में संपीड़ित तरंगों के बीच अंतर करते हैं, लूपों के फ्लेयर-जनित अनुप्रस्थ दोलनों, लूपों के ध्वनिक दोलनों, लूपों में किंक तरंगों का प्रसार और आर्कड्स के ऊपर की संरचनाओं में अंतर करते हैं। (आर्केड एक बेलनाकार संरचना में छोरों का करीबी संग्रह है, छवि को दाईं ओर देखें), फ्लेयरिंग लूप्स के सॉसेज दोलन, और प्रमुखता और तंतुओं के दोलन (सौर प्रमुखता देखें), और यह सूची लगातार अपडेट की जाती है।

कोरोनल सीस्मोलॉजी सौर गतिकी ऑब्जर्वेटरी (एसडीओ) मिशन पर वायुमंडलीय इमेजिंग असेंबली (एआईए) उपकरण का एक उद्देश्य है।

सौर चुंबकीय क्षेत्र, सौर हवा और कोरोना के इन-सीटू मापन प्रदान करने के उद्देश्य से 2018 में सूर्य से 9 सौर त्रिज्या के करीब अंतरिक्ष यान भेजने का मिशन, पार्कर सोलर प्रोब, लॉन्च किया गया था। इसमें मैग्नेटोमीटर और प्लाज्मा वेव सेंसर सम्मिलित है, जो कोरोनल सीस्मोलॉजी के लिए अभूतपूर्व टिप्पणियों की अनुमति देता है।

निष्कर्ष

कोरोनल चुंबकीय क्षेत्र, घनत्व पैमाने ऊंचाई, "फाइन स्ट्रक्चर" के आकलन में कोरोनल सीस्मोलॉजी की क्षमता (जिसके द्वारा इसका अर्थ विषम कोरोनल लूप जैसी एक विषम संरचना की संरचना में भिन्नता से है) और विभिन्न शोध समूहों द्वारा तापन का प्रदर्शन किया गया है। कोरोनल चुंबकीय क्षेत्र से संबंधित कार्य का उल्लेख पहले किया जा चुका है। यह दिखाया गया है कि स्पेक्ट्रम के निम्न-आवृत्ति वाले हिस्से में वर्तमान में उपलब्ध अवलोकनों के अनुरूप पर्याप्त ब्रॉडबैंड धीमी चुंबक ध्वनिक तरंगें, कोरोनल लूप को गर्म करने के लिए पर्याप्त गर्मी जमाव की दर प्रदान कर सकती हैं। घनत्व पैमाने की ऊंचाई के संबंध में, कोरोनल छोरों के अनुप्रस्थ दोलनों में चर परिपत्र क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र और अनुदैर्ध्य दिशा में प्लाज्मा घनत्व दोनों का सैद्धांतिक रूप से अध्ययन किया गया है। पाश अक्ष के विस्थापन का वर्णन करते हुए एक दूसरे क्रम का सामान्य अंतर समीकरण प्राप्त किया गया है। सीमा शर्तों के साथ, इस समीकरण को हल करने से ईजेनफ्रीक्वेंसी और ईजेनमोड्स निर्धारित होते हैं। कोरोनल डेंसिटी स्केल की ऊंचाई का अनुमान मौलिक आवृत्ति के प्रेक्षित अनुपात और लूप किंक दोलनों के पहले ओवरटोन का उपयोग करके लगाया जा सकता है। कोरोनल फाइन स्ट्रक्चर के बारे में बहुत कम जानकारी है। सोहो पर उत्सर्जित विकिरण उपकरण (सुमेर) के सौर पराबैंगनी माप के साथ प्राप्त गर्म सक्रिय क्षेत्र लूप में डॉप्लर शिफ्ट दोलनों का अध्ययन किया गया है। स्पेक्ट्रा को सक्रिय क्षेत्रों के ऊपर कोरोना में एक निश्चित स्थिति में रखे गए 300 आर्ससेक स्लिट के साथ रिकॉर्ड किया गया था। कुछ दोलनों ने छिद्र के साथ एक या दोनों दिशाओं में 8-102 किमी/सेकेंड की स्पष्ट गति के साथ चरण प्रसार दिखाया, साथ में अलग-अलग तीव्रता और छिद्र के साथ लाइन चौड़ाई वितरण। इन विशेषताओं को एक अमानवीय कोरोनल लूप के पाद बिंदु पर दोलन के संदीप्त द्वारा समझाया जा सकता है, उदा सूक्ष्म संरचना वाला लूप।

बाहरी संबंध

• Nakariakov, V. M.; Verwichte, E. (2005). "Coronal Waves and Oscillations". Living Reviews in Solar Physics. 2 (1): 3. Bibcode:2005LRSP....2....3N. doi:10.12942/lrsp-2005-3.
• Roberts, B., Nakariakov, V.M., "Coronal seismology – a new science", Frontiers 15, 2003
• Verwichte, E., Plasma diagnostics using MHD waves
• Stepanov, A.V., Zaitsev, V.V. and Nakariakov, V.M., "Coronal Seismology" Wiley-VCH 2012 ISBN 978-3527409945