Structure of solar faculae

Abstract

In solar facular regions (plages) three distinct classes of magnetic features are observed: small-scale flux tubes, knots, and pores. Small flux tubes have granular scales; they are in constant motion and can well be simulated numerically according to the concept of magneto-convection. On this dynamic background one observes quite stable, long-lived and bright objects called facular knots, with a diameter of 3-8 Mm and fine (less than 1 Mm) inner filamentary structure. Their magnetic field strength varies in the range from 250 to 1200 G. Our present article considers only these active formations. The stationary MHD problem is solved and analytical formulae are derived for calculation the pressure, density, temperature, and Alfven Mach number in the studied configuration from the corresponding magnetic field structure. The facular knot is modeled in a hydrostatic atmosphere defined by the Avrett & Loeser model (2008) and is surrounded by a weak (2 G) external field corresponding to the average global magnetic field strength on the solar surface. The constructed 3D analytical model presents the facular knot as a magnetic "fountain" with numerous slender fibrils and allows solving the following tasks: 1. Calculation of temperature profiles of the knot at any height of the atmosphere; 2. Description of ring brightening and fine azimuthal fibril structure observed in plages at high spatial resolution; 3. New interpretation of Center-to-Limb Variation problem that fits well with the observational data.

Modification of 3d Model of Facular Element

“…1. Введение В работе [1] нами была построена стационарная модель факельного элемента, магнитная структура которого похожа на фонтан: вдоль его взлетающих и плавно спадающих магнитных силовых линий стекают тонкие струйки плазмы, более горячей, чем окружающая хромосфера. Профиль температуры такого факела на уровне фотосферы имел центральный провал (аналог вильсоновской депрессии в пятне), окруженный яркими факельными гранулами.…”

“…Профиль температуры такого факела на уровне фотосферы имел центральный провал (аналог вильсоновской депрессии в пятне), окруженный яркими факельными гранулами. В [1] за исходную модель бралось потенциальное распределение [2], в которое вводилась такая силовая поправка, которая бы создавала структуру, похожую на ту, что реально наблюдается на Солнце. В данной работе мы представим другой вариант этой нашей «фонтанной» модели факела.…”

“…Температуру плазмы факела находим из уравнения состояния идеального газа: В первом случае, когда l = 0.75k, мы имеем профиль того же типа, что и в модели [1], с характерным темным провалом в центре (микропора? ), окруженным ярким кольцом.…”

“…магнитный профиль стал более широким и менее вытянутым по высоте. [1] аналитической 3D модель стационарного факельного узла в виде «магнитного фонтана», которая хорошо описывает основные особенности факела: тонкую фибрильную структуру, кольцевые уярчания и характерные температурные профили на различных высотах солнечной атмосферы.…”

“…In the development of a facular knot model published earlier [1], its modified variant is presented. As previously, the potential solution [2] was taken as a basis of magnetic structure of the facular element.…”