🔧На сайте запланированы технические работы
25.12.2025 в промежутке с 18:00 до 21:00 по Московскому времени (GMT+3) на сайте будут проводиться плановые технические работы. Возможны перебои с доступом к сайту. Приносим извинения за временные неудобства. Благодарим за понимание!
🔧Site maintenance is scheduled.
Scheduled maintenance will be performed on the site from 6:00 PM to 9:00 PM Moscow time (GMT+3) on December 25, 2025. Site access may be interrupted. We apologize for the inconvenience. Thank you for your understanding!

 

THE RAYLEIGH—TAYLOR INSTABILITY AS A TRIGGER OF SOLAR FLARES

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

The review of authors’ papers is devoted to the essential role of the Rayleigh—Taylor instability (RTI) as a trigger of flare energy release. We have analyzed two cases of RTI: near coronal loop footpoints and at the loop top. RTI near loop footpoints requires pre-heating of chromospheric plasma. This pre-heating can be realized due to Joule dissipation in partially ionized plasma under condition of the Cowling resistivity. RTI at the loop top arises in current-carrying coronal loop loaded by prominence. We have determined the conditions of RTI as a flare trigger in both cases. It is shown that RTI generates super-Dreicer electric field in the chromospheric parts of a loop. This is the promising solution of longstanding “number problem” of particle acceleration. RTI can be also a cause of prompt (~10 s) hot onset precursor events (HOPE).

Sobre autores

Aleksandr Stepanov

Central Astronomical Observatory at Pulkovo; Ioffe Institute

Email: stepanov@gaoran.ru
doctor of physical and mathematical sciences

Valeriy Zaitsev

Institute of Applied Physics RAS

Email: za130@ipfran.ru
doctor of physical and mathematical sciences

Bibliografia

  1. Alfvén H., Carlqvist P. Currents in the solar atmosphere and a theory of solar flares. Solar Phys. 1967, vol. 1, p. 220–228. doi: 10.1007/BF00150857.
  2. Andreev G.V. Calculation of ionization cross-section by electron shock for hydrogen and nitrogen atoms. Physical-Chemical Kinetics in Gas Dynamics. 2010, vol. 9, pp. 1–2. (In Russian).
  3. Awasthi A.K., Jain R. Multi-wavelength diagnostics of precursor phase in solar flares. First Asia-Pacific Solar Physics Meeting. Astron. Soc. India Conf. 2011, vol. 2, pp. 297–305.
  4. Battaglia A.F., Hudson H., Warmuth A., et al. The existence of hot X-ray onsets in solar flares. Astron. Astrophys. 2023, vol. 679, article number A139. doi: 10.1051/0004-6361/202347706.
  5. Brown J.C. On the ionization of hydrogen in optical flares. Solar Phys. 1973, vol. 29, pp. 421–427. doi: 10.1007/BF00150822.
  6. da Silva D. F., Hui L., Simoes P.J.A., et al. Statistical analysis of the onset temperature of solar flares in 2010–2011. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2023, vol. 525, iss. 3, pp. 4143–4148. doi: 10.1093/mnras/stad2244.
  7. Emslie A.G., Henoux J.-C. The electrical current structure associated with solar flare electrons accelerated by large-scale electric fields. Astrophys. J. 1995, vol. 446, p. 371. doi: 10.1086/175796.
  8. Fritzová-Švestková L., Švestka Z. Electron density in flares. II Results of measurement. Solar Phys. 1967, vol. 2, pp. 87–97. doi: 10.1007/BF00155894.
  9. Giovanelli R.G. A theory of chromospheric flares. Nature. 1946, vol. 158, pp. 81–82. doi: 10.1038/158081a0.
  10. Hoyng P., Brown J.C., van Beek H.F. High time resolution analysis of solar hard X-ray flares observed on board the ESRO TD-1A satellite, Solar Phys. 1976, vol. 48, P.197–254. doi: 10.1007/BF00151992.
  11. Hudson H., Simoes P.J.A., Fletcher L., et al. Hot X-ray onsets of solar flares. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2021, vol. 501, iss. 1, pp. 1273–1281. doi: 10.1093/mnras/staa3664.
  12. Kane S.R., Hurley K., McTiernan J.M., et al. Energy release and dissipation during giant solar flares. Astrophys. J. Lett. 1995, vol. 446, p. L47. doi: 10.1086/187927.
  13. Kumar P., Srivastava A.K., Somov, B.V., et al. Evidence of solar flare triggering due to loop-loop interaction caused by footpoint shear motion. Astrophys. J. 2010, vol. 723, pp. 1651–1664. doi: 10.1088/0004-637X/723/2/1651.
  14. Kusano K., Bamba Y., Yamamoto T.T. Magnetic field structures triggering solar flares and coronal mass ejections. Astrophys. J. 2012, vol. 760, no. 1, p. 31. doi: 10.1088/0004-637X/760/1/31.
  15. Ledentsov L. Thermal trigger for solar flares I: Fragmentation of the preflare current layer. Solar Phys. 2021, vol. 296, article number 74. doi: 10.1007/s11207-021-01817-1.
  16. Masuda S., Kosugi T., Hara H., et al. A loop-top hard X-ray source in a compact solar flare as evidence for magnetic reconnection. Nature. 1994, vol. 371, pp. 495–497. doi: 10.1038/371495a0.
  17. Meshalkina N.S., Altyntsev A.T. Heating manifestations at the onset of the 29 June 2012 flare. Solar-Terrestrial Physics. 2024, vol. 10, iss. 3, pp/ 1–17. doi: 10.12737/stp-103202402.
  18. Melrose D.B. Neutralized and unneutralized current patterns in the solar corona. Astrophys. J. 1991, vol. 381, p. 306. doi: 10.1086/170652.
  19. Miller J.A., Cargill P.J., Emslie A.G., et al. Critical issues for understanding particle acceleration in impulsive solar flares. J. Geophys. Res. 1997, vol. 102, pp. 14631–14659. doi: 10.1029/97JA00976.
  20. Pustil’nik L.A. Instability of quiescent prominences and the origin of solar flares. Soviet Astronomy. 1974, vol. 17, p. 763.
  21. Sharykin I.N., Kosovichev A.G. Dynamics of electric currents, magnetic field topology, and helioseismic response of a solar flare. Astrophys. J. 2015, vol. 808, no.1. doi: 10.1088/0004-637X/808/1/72.
  22. Somov B.V. Magnetic reconnection and topological trigger in physics of large solar flares. ?2008, vol. 17, no. 2-3, pp. 421–454. doi: 10.48550/arXiv.0901.4697.
  23. Stepanov A.V., Zaitsev V.V. Magnetospheres of Active Regions of the Sun and Stars. Moscow, Fizmatlit Publ., 2018, 387 p. (In Russian).
  24. Stepanov A.V., Zaitsev V.V., Kupriyanova E.G. Features of electric current dissipation in the solar atmosphere. Geomagnetism and Aeronomy. 2024, vol. 64, pp. 1203–1214. doi: 10.1134/S001679322470030.
  25. Struminsky A.B. Sadovsky A.M., Grogoryeva I.Yu. Criteria for forecasting proton events from real time solar observations. Geomagnetism and Aeronomy. 2024, vol. 64, no. 2, pp. 139–149. doi: 10.1134/S0016793223600984.
  26. Syrovatskii S.I. Current sheet characteristics and thermal trigger of solar flares. Soviet Astronomy Letters. 1976, vol. 2, p. 13.
  27. Verner D.A., Ferland C.J. Atomic data for astrophysics. I. Radiative recombination rates for H-like, He-like, Li-like, and Na-like ions over a broad range of temperature. Astrophys. J. Suppl. Ser. 1996, vol. 103, no. 2, pp. 467–473. doi: 10.1086/192284.
  28. Veronig A., Vršnak B., Dennis B.R., et al. Investigation of the Neupert effect in solar flares. I. Statistical properties and the evaporation model. Astron. Astrophys. 2002, vol. 392, no. 2, pp. 699–712. doi: 10.1051/0004-6361:20020947.
  29. Wang H., Liu Ch., Ahn K., et al. High-resolution observations of flare precursors in the low solar atmosphere. Nature Astronomy. 2017, vol. 1, article number 0085. doi: 10.1038/s41550-017-0085.
  30. Zaitsev V.V. Ultrafine magnetic structures in the chromosphere. Geomagnetism and Aeronomy. 2015, vol. 55, pp. 846–849. doi: 10.1134/S0016793215070294.
  31. Zaitsev V.V., Stepanov A.V. Towards the circuit theory of solar flares. Solar Phys. 1992, vol. 139, pp. 343–356. doi: 10.1007/BF00159158.
  32. Zaitsev V.V., Urpo S., Stepanov A.V. Temporal dynamics of Joule heating and DC-electric field acceleration in single flare loop. Astron. Astrophys. 2000, vol. 357, pp. 1105–1114.
  33. Zaitsev V.V., Stepanov A.V. Particle acceleration and plasma heating in the chromosphere. Solar Phys. 2015, vol. 290, pp. 3559–3572. doi: 10.1007/s11207-015-0731-y.
  34. Zaitsev V.V., Stepanov A.V. On the nature of fast X-ray precursors of solar flares. Astronomy Lett. 2025, vol. 51, no. 1. (In print).
  35. Zaitsev V.V., Kronshtadtov P.V., Stepanov A.V. Rayleigh — Taylor instability and excitation of super-Dreicer electric fields in the solar chromosphere. Solar Phys. 2016, vol. 291, pp. 3451–3459. doi: 10.1007/s11207-016-0983-1.
  36. Zaitsev V.V., Stepanov A.V., Kronshtadtov P.V. On the possibility of heating the solar corona by heat fluxes from coronal magnetic structures. Solar Phys. 2020, vol. 295, article number 166. doi: 10.1007/s11207-020-01732-x.
  37. Zimovets I.V., Sharykin I.N., Gan W.Q. Relationships between photospheric vertical electric currents and hard X-ray sources in solar flares: Statistical study. Astrophys. J. 2020, vol. 891, no. 2. doi: 10.3847/1538-4357/ab75be.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».