[논문 리뷰] Comment on "Are periodic solar wind number density structures formed in the solar corona?" by N. M. Viall et al., 2009, Geophys. Res. Lett., 36, L23102, doi:10.1029/2009GL041191

Yu. I. Yermolaev|arXiv (Cornell University)|2010. 09. 13.

Solar and Space Plasma Dynamics참고 문헌 14인용 수 3

한 줄 요약

이 논평은 Viall 등(2009)이 제안한 주기적인 태양풍 수밀도 구조의 형성 위치에 도전하며, 수소 이온과 알파 입자 간의 반상관 관계가 1 AU 관측점에서 0.002 AU 이내에서 형성되었음을 시사한다. 수소 이온과 알파 입자 간의 속도 차이를 분석함으로써 저자들은 이러한 구조가 태양에 매우 가까운 곳에서 기원했음을 결론 내리며, Viall 등(2009)의 해석을 보완한다.

ABSTRACT

Location of formation of periodic solar wind number density structures is discussed. Observation of proton and alpha anticorrelation in these structures [Viall et al., 2009] indicates that taking into account that bulk velocity of aplha-particles is higher than that of proton the place of formation for these structures should be located at distance less 0.002 AU from place of observation.

연구 동기 및 목표

• Viall 등(2009)이 보고한 주기적인 태양풍 수밀도 구조의 기원 위치를 재평가하는 것.
• 이 구조에서 관측된 수소 이온과 알파 입자 간 반상관 관계의 의미를 조사하는 것.
• 입자 속도 차이를 바탕으로 이러한 구조가 태양으로부터 최소한 어느 거리에서 형성될 수 있는지 규명하는 것.
• 이온 운동학적 자료를 활용하여 태양풍 밀도 변동을 보다 정교하게 해석하는 것.

제안 방법

• 주기적인 태양풍 구조에서 수소 이온과 알파 입자 수밀도 간 반상관 관계를 보여주는 관측 데이터를 분석한다.
• 알파 입자와 수소 이온 간의 측정된 대류 속도 차이를 이용해 태양 코로나에서의 방출 간 시간 지연을 추정한다.
• 속도 차이를 적용하여 이러한 구조가 형성될 수 있는 태양으로부터의 최대 가능한 거리를 추정한다.
• 시간 지연은 밀도 반상관 관계로부터 유도되며, 공식 거리 = 속도 차이 × 시간 지연를 사용하여 형성 거리를 계산한다.
• 유도된 형성 거리를 1 AU 관측점과 비교하여 기원 위치를 제약 조건을 둔다.
• 속도 차이와 관측된 반상관 관계로 인해 형성은 관측점에서 0.002 AU 이내에 발생해야 한다고 결론 내린다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 관측된 수소-알파 반상관 관계를 고려할 때, 주기적인 태양풍 수밀도 구조는 태양 코로나의 어디에서 형성되는가?
• RQ2 수소 이온과 알파 입자 간의 속도 차이는 이러한 구조의 형성 시기와 위치에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 관측된 이온 행동을 고려할 때, 이러한 구조가 태양으로부터 최대 어느 거리에서 기원할 수 있는가?
• RQ4 수소 이온과 알파 입자 밀도 간의 반상관 관계는 이러한 태양풍 구조의 형성 영역을 제약 조건으로 삼을 수 있는가?
• RQ5 밀도 변동의 약 10분 주기성은 태양 근처에서 특정한 형성 메커니즘을 암시하는가?

주요 결과

• 주기적인 태양풍 구조에서 수소 이온과 알파 입자 수밀도 간의 반상관 관계는 태양 코로나에서의 방출 간 시간 지연을 암시한다.
• 알파 입자가 수소 이온보다 더 높은 대류 속도를 가지므로, 관측된 반상관 관계는 형성 거리를 1 AU 관측점에서 0.002 AU 이내로 제한한다.
• 따라서 이러한 주기적 밀도 구조의 형성 위치는 태양에 매우 가까워야 하며, 1 AU 관측점에서 0.002 AU 이내여야 한다.
• 이 제약은 직접적으로 두 이종 입자 간의 속도 차이와 관측된 밀도 반상관 관계에서 유래한다.
• 이 분석은 Viall 등(2009)에서 이전에 가정된 것보다 더 엄격한 상한 거리 제약을 제공한다.
• 결과는 이러한 구조가 태양 내부 코로나 근처에 국한된 태양 기원을 지지하며, 태양풍의 더 멀리 떨어진 곳에서 형성된다는 해석보다 더 타당하다.