[論文レビュー] A new possibility to estimate the width, source location and velocity of halo CMEs

G. Michałek, N. Gopalswamy+1 more|arXiv (Cornell University)|Oct 24, 2007

Solar and Space Plasma Dynamics被引用数 79

ひとこと要約

本稿では、SOHO/LASCOの遮蔽円盤の反対側に現れる時間差を用いて、ハロCMEの真の速度、角広がり、および源位置を推定する幾何学的手法を提案する。一定の径方向速度と対称的・剛体的円錐拡大を仮定することで、投影効果を補正し、ハロCMEの平均速度は1080 km/s、広がりは120°であることが判明した。これはSOHO/LASCOカタログに記録された通常のCMEと比較して顕著に速く、広がりが大きい。

ABSTRACT

It is well know that the coronagraphic observations of halo CMEs are subject to projection effects. Viewing in the plane of the sky does not allow us to determine the crucial parameters defining geoeffectivness of CMEs, such as the velocity, width or source location. We assume that halo CMEs at the beginning phase of propagation have constant velocities, are symmetric and propagate with constant angular widths. Using these approximations and determining projected velocities and difference between times when CME appears on the opposite sides of the occulting disk we are able to get the necessary parameters. We present consideration for the whole halo CMEs from SOHO/LASCO catalog until the end of 2000. We show that the halo CMEs are in average much more faster and wider than the all CMEs from the SOHO/LASCO catalog.

研究の動機と目的

• 投影効果による影響により、コロナグラフ観測がハロCMEの真の地球環境影響パラメータを正確に特定できないという限界に対処すること。
• 遮蔽円盤の反対側に現れる時間差を観測可能な量として用い、ハロCMEの真の速度、角広がり、および源位置を推定すること。
• 投影面での速度ではなく、補正済みの初期CMEパラメータを提供することで、宇宙天気予測を改善すること。
• ハロCMEが、SOHO/LASCOカタログに記録された標準的CMEとは異なったクラスに属し、高い速度と広い角広がりを持つことの実証

提案手法

• ハロCMEが一定の径方向速度と一定の角広がりを示し、対称的・剛体的円錐を形成すると仮定する。
• 遮蔽円盤の東側での初回出現時刻と西側での最終的出現時刻の時間差（ΔT）を主要な観測量として用いる。
• CMEの角広がり（α）、源のオフセット（r）、傾き角（γ）、および投影速度（Vx1, Vx2）を含む幾何的関係を適用し、真のパラメータを導出する。
• 4つの相互に依存する方程式を解く：ΔT = (2R + r)/Vx2 - (2R - r)/Vx1、cos(γ) = r/R、cos(γ - α/2) = Vx1/V、および cos(180° - γ - α/2) = Vx2/V。
• SOHO/LASCO C2およびC3画像から、出現開始時刻の非対称性に注目し、Vx1、Vx2、ΔTを経験的に特定する。
• 天球面速度と補正済みの真の速度を比較することで結果を検証し、投影効果による平均20％の補正が生じることが判明した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 投影効果の影響を受けても、SOHO/LASCO観測からハロCMEの真の速度、角広がり、および源位置を推定できるか？
• RQ2 遮蔽円盤の反対側に現れるハロCMEの初回と最終的出現時刻の時間差は、その真の物理的パラメータとどのように関係するか？
• RQ3 ハロCMEは、SOHO/LASCOカタログの平均CMEと比較して顕著に速く、広がりが大きいとされるが、その程度はどの程度か？
• RQ4 投影効果は観測された天球面速度をどの程度歪めるか？ その歪みは定量的に補正可能か？
• RQ5 実際の観測の文脈において、剛体的・対称的円錐モデルをハロCMEに適用することにどのような限界があるか？

主な発見

• ハロCMEの平均真の速度は1080 km/sであり、SOHO/LASCOカタログに記録された平均速度の約2倍である。
• ハロCMEの平均角広がりは120°で、40°から172°の範囲に分布しており、通常のCMEと比較して顕著に広がりが大きいことが示された。
• ハロCMEは太陽中心付近から発生しており、源位置の分布はγ ≈ 65°でピークを示し、中心子午線に強く偏っていることが判明した。
• 投影効果はCMEの速度が速いほど顕著になり、平均して天球面速度は真の速度を約20％低く見積もっている。
• 1996年から2000年までのSOHO/LASCOカタログに記録された131個のハロCMEのうち、73個について真のパラメータが成功裏に同定された。残りのケースは複雑さや微弱さのため困難であった。
• 結果は、ハロCMEが、高い速度と広い角広がりを持つことから、地球環境影響の可能性が顕著に高い、独立したCMEクラスを形成していることを確認した。