Interpretation and Analysis on Various Time Scales of Narrow-Band Coronal Oberservations Obtained with a New Coronagraph System

Die Analyse der Struktur des koronalen Plasmas gibt wichtige Einblicke in die Toplogie des magnetischen Feldes in der Sonnenatmosphäre. Systematische Beobachtungen der Entwicklung von Strukturen der inneren Korona über längere Zeiträume sagen etwas aus sowohl über die globale solare Aktivität als auch über kleinskalige dynamische Vorgänge. Beobachtungen mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung können die Randbedingungen für theoretische Modelle und auch Kriterien für deren Gültigkeit liefern. Für die Durchführung solcher Beobachtungen war ein neuartiger Spiegelkoronograph mit internem Okkulter (MICA) am Max-Planck-Institut für Aeronomie in Katlenburg-Lindau (MPAe) entwickelt und im August des Jahres 1997 in El Leoncito, Argentinien aufgestellt worden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Betrieb von MICA automatisiert, unter besonder Berücksichtigung von externen Umgebungsbedingungen (z.B. Klarheit und Konstanz der Erdatmosphäre, Wolken und Wind) und geräteinternen Kriterien (z.B. Termperaturregelung von Struktur und Filtern, CCD-Kamera, Filter, Eingangstür, Nachführung usw.). Die Zuverlässigkeit der entwickelten Kalibrationsprozedur wurde ausführlich untersucht. Dabei spielt auch der Extinktionskoeffizient der Erdatmosphäre und insbesondere seine Variabilität eine entscheidende Rolle. Die Interpretation der beobachteten Strukturen unter unterschiedlichen physikalischen Bedingungen in der Sonnenkorona wurde kritisch diskutiert. Dies wurde anhand einer besonders schnellen, dynamischen Ereignisses, das in der grünen Koronalinie beobachtet wurde, illustriert. Die Korona stellt das Bindeglied zwischen den unterschiedlichen Schichten der unteren Sonnenatmosphäre (Photosphäre, Chromosphäre und Übergangszone) und der ausgedehnten Heliosphäre dar, d.h. dem von Sonnenwindplasma erfüllten interplanetaren Raum. Aus diesem Grund ist das Studium der Rotation der Korona in Zusammenhang mit der bekannten differentiellen Rotation der Photosphäre von großer Bedeutung, um neue Erkenntnisse über die Expansion der Korona, die Aufheizmechanismen und die Beschleunigung des Sonnenwinds zu gewinnen. In dieser Arbeit wurden deshalb die Rotationsmuster der grünen Korona anhand der neuen Koronagraphendaten untersucht. Wegen der enormen atmosphärischen Effekte bei den Beobachtungen mit einem erdgebundenen Korona-graph (MICA) und des Tag-Nacht-Zyklusses wurden Daten des nahezu baugleichen LASCO-C1-Instruments auf dem Weltaumobersvatorium SOHO verwendet. Die Ergebnisse deuten darauf hin, daß zwei unterschiedliche Rotationsraten bei allen Breiten und Abstän! den und betrifft vor allem die langlebigen, mehrfach umlaufenden Strukturen. Dem ist überlagert das Muster differentieller, d.h. stark breitenabhängiger Rotation, für die eher kleinskaligen Strukturen. Letzteres Ergebnis wurde durch Analyse von Bildern der Sonnenscheibe bestätigt, die von SOHO-EIT in mehreren EUV-Spektralbereichen aufgenommen wurden

SECCHI observations of the Sun-s Garden-Hose Density spiral

The SECCHI HI2 white-light imagers on the STEREO A and B spacecraft show systematically different proper motions of material moving outward from the Sun in front of high-speed solar wind streams from coronal holes. As a group of ejections enters the eastern (A) field of view, the elements at the rear of the group appear to overrun the elements at the front. (This is a projection effect and does not mean that the different elements actually merge.) The opposite is true in the western (B) field; the elements at the front of the group appear to run away from the elements at the rear. Elongation/time maps show this effect as a characteristic grouping of the tracks of motion into convergent patterns in the east and divergent patterns in the west, consistent with ejections from a single longitude on the rotating Sun. Evidently, we are observing segments of the “garden-hose” spiral made visible when fast wind from a low-latitude coronal hole compresses blobs of streamer material being shed at the leading edge of the hole

Heliospheric Images of the Solar Wind at Earth

During relatively quiet solar conditions throughout the spring and summer of 2007, the SECCHI HI2 white-light telescope on the STEREO B solar-orbiting spacecraft observed a succession of wave fronts sweeping past Earth.We have compared these heliospheric images with in situ plasma and magnetic field measurements obtained by near-Earth spacecraft, and we have found a near perfect association between the occurrence of these waves and the arrival of density enhancements at the leading edges of high-speed solar wind streams. Virtually all of the strong corotating interaction regions are accompanied by large-scale waves, and the low-density regions between them lack such waves. Because the Sun was dominated by long-lived coronal holes and recurrent solar wind streams during this interval, there is little doubt that we have been observing the compression regions that are formed at low latitude as solar rotation causes the high-speed wind from coronal holes to run into lower speed wind ahead of it

Near-Sun observations of an F-corona decrease and K-corona fine structure

Remote observations of the solar photospheric light scattered by electrons (the K-corona) and dust (the F-corona or zodiacal light) have been made from the ground during eclipses1 and from space at distances as small as 0.3 astronomical units2–5 to the Sun. Previous observations6–8 of dust scattering have not confirmed the existence of the theoretically predicted dust-free zone near the Sun9–11. The transient nature of the corona has been well characterized for large events, but questions still remain (for example, about the initiation of the corona12 and the production of solar energetic particles13) and for small events even its structure is uncertain14. Here we report imaging of the solar corona15 during the first two perihelion passes (0.16–0.25 astronomical units) of the Parker Solar Probe spacecraft13, each lasting ten days. The view from these distances is qualitatively similar to the historical views from ground and space, but there are some notable differences. At short elongations, we observe a decrease in the intensity of the F-coronal intensity, which is suggestive of the long-sought dust free zone9–11. We also resolve the fine-scale plasma structure of very small eruptions, which are frequently ejected from the Sun. These take two forms: the frequently observed magnetic flux ropes12,16 and the predicted, but not yet observed, magnetic islands17,18 arising from the tearing-mode instability in the current sheet. Our observations of the coronal streamer evolution confirm the large-scale topology of the solar corona, but also reveal that, as recently predicted19, streamers are composed of yet smaller substreamers channelling continual density fluctuations at all visible scales. © 2019, The Author(s), under exclusive licence to Springer Nature Limited