Understanding of the kinematic evolution of Coronal Mass Ejections (CMEs) in the heliosphere is important to estimate their arrival time at the Earth. It is found that kinematics of CMEs can change when they interact or collide with each other as they propagate in the heliosphere. In this paper, we analyze the collision and post-interaction characteristics of two Earth-directed CMEs, launched successively on 2012 November 9 and 10, using white light imaging observations from STEREO/SECCHI and in situ observations taken from WIND spacecraft. We tracked two density enhanced features associated with leading and trailing edge of November 9 CME and one density enhanced feature associated with leading edge of November 10 CME by constructing J-maps. We found that the leading edge of November 10 CME interacted with the trailing edge of November 9 CME. We also estimated the kinematics of these features of the CMEs and found a significant change in their dynamics after interaction. In in situ observations, we identified distinct structures associated with interacted CMEs and also noticed their heating and compression as signatures of CME-CME interaction. Our analysis shows an improvement in arrival time prediction of CMEs using their post-collision dynamics than using pre-collision dynamics. Estimating the true masses and speeds of these colliding CMEs, we investigated the nature of observed collision which is found to be close to perfectly inelastic. The investigation also places in perspective the geomagnetic consequences of the two CMEs and their interaction in terms of occurrence of geomagnetic storm and triggering of magnetospheric substorms.
A Challenging Solar Eruptive Event of 18 November 2003 and the Causes of the 20 November Geomagnetic Superstorm. II. CMEs, Shock Waves, and Drifting Radio Bursts
我们继续我们对2003年11月18日地球效应事件的研究(Grechnev et al.(2013),doi:10.1007/s11207-013-0316-6; Paper I)。为了了解那天观测到的日冕瞬变对地球空间的可能影响,我们研究了它们在极紫外线、LASCO白光图像和动态射电光谱中的太阳近地表表现。我们调和近地表活动与日冕物质抛射(CME)的扩张,并确定其相对于地球方向的方向。运动学测量、动力学射电光谱、微波和X射线光变曲线都有助于综合事件的整体图像,并证实了在08:07 - 08:20 UT靠近论文I中假定的太阳盘中心的额外爆发。喷射的不寻常特征似乎与11月20日超级风暴的来源相匹配,但使LASCO图像中的检测变得无望。另一方面,LASCO观测到的CME似乎都不是超级风暴源的有希望的候选者,最多只能对地球的磁层产生一次轻微的打击。我们的分析证实了在事件中揭示的冲击波的自由传播,并将其运动学与“EUV波”和动态无线电频谱协调起来,最高可达十米。
The kinematics of coronal mass ejections using multiscale methods
日冕物质抛射(CME)的扩散形态和瞬态性质使得它们难以使用传统的图像处理技术进行识别和跟踪。我们应用多尺度方法来增强微弱的日冕物质抛射锋的可见性。这使得椭圆表征能够客观地研究由太阳和日光层天文台(SOHO)上的大角度光谱日冕仪(LASCO)和日地关系天文台(STEREO)上的日地连接日冕和日光层调查(SECCHI)成像的事件样本的变化形态和运动学。这些方法的准确性使我们能够测试CME的非恒定加速和膨胀。我们利用CME的多尺度性质来提取结构与多尺度分解,类似于Canny边缘检测器。时空滤波突出了CME前沿在时间上的传播。我们应用一个椭圆参数化的前提取运动学(高度,速度,加速度)和变化的形态(宽度,方向)。本文讨论的CME的运动学演化与现有的星表不同。这些星表是基于运行差异技术,可能会导致高估日冕物质抛射高度。我们得到的运动学曲线与常加速度模型拟合不好。结果表明,某些事件在$\sim$ 5 R $_{\sun}$以下具有高加速度.此外,我们发现这些星表测量的CME角宽度被高估,事实上,对于某些事件,我们的分析表明CME在整个天空平面上的非恒定扩展。
Dynamics of a solar prominence tornado observed by SDO/AIA on 2012 November 7-8
我们使用太阳动力学天文台/大气成像组件在2012年11月7日至8日期间获得的171,304,193和211个谱线的时间序列来研究日珥龙卷风的详细动力学。龙卷风最早出现在07年11月08:00 UT,近地面,逐渐上升的平均速度$\sim$ 1.5 km s $^{-1}$,并持续超过30小时。时间-距离图显示两种模式的准周期性横向位移的龙卷风轴的周期为40和50分钟,在不同的阶段的龙卷风的发展。第一种模式发生在上升阶段,可以用扭曲龙卷风的向上运动来解释。第二种模式发生在演化的后期,此时龙卷风已经停止上升,可能是由龙卷风中的MHD扭结波或两个龙卷风线绕着一个共同的轴旋转引起的。后一种假说得到了以下事实的支持:龙卷风在准周期阶段有时表现出双重结构。211和193的谱线显示日珥/龙卷风上方有一个日冕空洞,它在世界时$\sim$ 13:00开始膨胀,并持续上升到太阳边缘上方。龙卷风最终变得不稳定,并于11月8日15:00(世界时)与相应的日珥一起爆发为日冕物质抛射(CME)。空洞和与龙卷风相关的日珥演化的最后阶段类似于磁爆发模型。另一方面,扭折不稳定性可能会破坏扭曲龙卷风的稳定性,因此日珥龙卷风可以作为日冕物质抛射的前兆。
Validating a Non-conventional Method for Expansion of Coronal Mass Ejections (CMEs) and Investigating the Evolution of a CME Substructures Using Solar Orbiter and Wind Observations
University of Reading(雷丁大学);Austrian Space Weather Office, GeoSphere Austria(奥地利空间天气办公室,地球系统奥地利);Indian Institute of Astrophysics(印度天体物理研究所);Pondicherry University(本地治里大学)
Multispacecraft Remote Sensing and In Situ Observations of the 2020 November 29 Coronal Mass Ejection and Associated Shock: From Solar Source to Heliospheric Impacts
Arrival time calculation for interplanetary coronal mass ejections with circular fronts and application to STEREO observations of the 2009 February 13 eruption
Prediction of Halo Coronal Mass Ejections Using SDO/HMI Vector Magnetic Data Products and a Transformer Model
Institute for Space Weather Sciences(空间天气科学研究所);New Jersey Institute of Technology(新泽西理工学院);Center for Solar-Terrestrial Research(太阳-地球研究中心);Big Bear Solar Observatory(大熊湖太阳天文台)
Discrepancies in the Properties of a Coronal Mass Ejection on Scales of 0.03~au as Revealed by Simultaneous Measurements at Solar Orbiter and Wind: The 2021 November 3--5 Event
本研究利用 SolO 和 Wind 同步原位观测,发现 2.2° 角向分离即可导致 CME 磁云性质显著差异,排除了时间演化,证实空间变化是主因,且使预测误差显著增大。
CoSEE-Cat: A Comprehensive Solar Energetic Electron event Catalogue obtained from combined in situ and remote-sensing observations from Solar Orbiter -- Catalogue description and first statistical results
No Trace Left Behind: Stereo Observation of a Coronal Mass Ejection without Low Coronal Signatures
SOHO任务期间对极紫外线和可见日冕的高质量天气观测的可用性提高了我们对CME低日冕表现的理解。EUV成像仪/白光日冕仪的连接已经被证明是如此强大,通常假设当日冕仪观察到CME时,如果没有EUV特征,那么事件必须起源于可见的边缘。这一假设对空间天气预报有很大的影响,但尚未得到检验。本文提出了第一次详细分析的正面,大规模的日冕物质抛射,没有明显的对应物在低日冕。SECCHI仪器观察到该事件。COR2A日冕物质抛射观测到慢磁绳型日冕物质抛射,而COR2B日冕物质抛射观测到极微弱的部分晕。该事件发展非常缓慢,是典型的拖缆井喷CME类。EUVI A 171图像显示,在东翼上方有一个凹形特征,在爆发前两天左右相对稳定,当时它上升到日冕区域并发展成为CME的核心。在EUVI-B图像中没有观察到CME的典型低日冕特征,我们将其归因于通量绳升空的异常大的高度。这种解释得到了CME质量测量和预期EUV调光强度估计的支持。多亏了这两个视角的可用性,我们才能够确定可能的来源区域。这一事件起源于宁静的太阳上的一条中性线。在磁盘的可见(从STEREO B)面上的任何地方都不存在活动区域。在太阳盘面上没有留下任何痕迹,这一观测结果明确地表明,CME爆发不需要有明确的盘面特征。
Multipoint interplanetary coronal mass ejections observed with Solar Orbiter, BepiColombo, Parker Solar Probe, Wind and STEREO-A
我们报告了从2020年4月至2021年4月的第一个太阳轨道器(SolO)数据开始的行星际日冕物质抛射(ICME)多点原位和成像观测的第一次搜索结果。进行了数据探索分析,包括由SolO、BepiColombo、Parker太阳探测器、Wind和STEREO-A五个航天器结合STEREO-A/SECCHI和SOHO/LASCO的日冕和日光层成像观测进行的磁场和等离子体观测的可视化。我们确定的ICME事件,可以明确地遵循与STEREO-A日光层成像仪在其行星际传播的影响,在上述航天器,并寻找相同的ICME被广泛分离的航天器在原地看到的事件。我们强调两个事件:(1)2020年6月23日,PSP、BepiColombo和Wind在STEREO-A成像引导下,用三重阵容观测到一次小型流光爆发CME;(2)2020年11月29日,PSP和STEREO-A原位观测到第25太阳周的第一次快速CME($ \approx 1600$ km s $^{-1}$)。这些结果对于模拟ICME的磁结构、行星际演化和通量绳与激波的整体形状以及研究太阳高能粒子的传播都是有用的。来自这些飞行任务的综合数据已经成为空间天气研究的宝库,随着预计在太阳活动周期25的上升期和最高期期间ICME事件的数量不断增加,这些数据预计将变得更加宝贵。