DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/ae2ea4
تاريخ النشر: 2026-02-13
المؤلف: D. Lario وآخرون
الموضوع الرئيسي: ديناميات البلازما الشمسية والفضائية
نظرة عامة
في الفترة من مايو إلى يونيو 2024، قدمت أسطول من المركبات الفضائية التي تعمل في الهليوسفير الداخلي بيانات قيمة حول آثار مجموعة البقع الشمسية المرتبطة بالمنطقة النشطة 13664. كانت هذه الفترة مميزة بنشاط شمسي كبير، خاصة من 8 مايو إلى 21 يونيو، مما أدى إلى ارتفاع شدة الجسيمات الشمسية النشطة (SEP) عند المسافات الهليوسنترية أقل من أو تساوي 1 وحدة فلكية (au). ومن الجدير بالذكر أنه تم ملاحظة فترة طويلة من زيادة شدة البروتونات تحت 10 MeV، تمتد لحوالي 170° في الطول الهليوسفير.
كان حدث SEP في 20 مايو 2024 ملحوظًا بشكل خاص بسبب شدته العالية ومداه المكاني الواسع، المرتبط بانفجار كتلة إكليلية سريع (CME) يسير بسرعات تتجاوز 1500 كم/ث، وتوهج شمسي X16.5 يقع على بعد حوالي 171° من الأرض. تسبب هذا الحدث في تعزيز كبير لشدة البروتونات حول 100 MeV بالقرب من الأرض، مع طيف الطاقة الذي يظهر تسطحًا بين 30 و80 MeV. بالإضافة إلى ذلك، أدى إلى إنشاء خزان للجسيمات النشطة استمر لمدة أسبوعين تقريبًا وغطى مدى طولي لا يقل عن 170°. تم عزو التوزيع الواسع لـ SEPs وتكوين خزان الجسيمات النشطة إلى عدة آليات، بما في ذلك التسارع عند صدمة مدفوعة بـ CME الممتدة، وانجراف الجسيمات على طول ورقة التيار الهليوسفيرية، وعمليات نقل الجسيمات عبر الحقول، بالإضافة إلى دمج CMEs السابقة وراء 1 au.
مقدمة
تناقش مقدمة الورقة ظاهرة الانفجارات الشمسية، بما في ذلك التوهجات الشمسية والانفجارات الكتلية الإكليلية (CMEs)، والتي غالبًا ما ترتبط بزيادة في شدة الجسيمات الشمسية النشطة (SEP) التي لوحظت في الفضاء بين الكواكب. يبرز المؤلفون النقاش المستمر بشأن الآليات المسؤولة عن توزيع SEPs عبر الهليوسفير، مع تفسيرات مقترحة تشمل مصادر الجسيمات الواسعة من صدمات CME المدفوعة، وعمليات النقل عبر الحقول، والنقل بالانجراف على طول ورقة التيار الهليوسفيرية، وتكوينات الحقول المغناطيسية المعقدة. تؤكد الورقة على التحديات في قياس مساهمات هذه الآليات بسبب عدم اليقين في الاتصال المغناطيسي للمركبات الفضائية، وخصائص صدمات CME المدفوعة، وبنية ورقة التيار الهليوسفيرية.
كما يشير المؤلفون إلى ملاحظة شدة الجسيمات والطيف الطاقي المماثل خلال مرحلة الانحلال للأحداث الكبيرة من SEP عبر مركبات فضائية متباعدة، مما يثير تساؤلات حول عمليات النقل في الهليوسفير. يقترحون عدة آليات للتوزيع المتجانس للجسيمات، بما في ذلك عمليات النقل الفعالة، وتأثيرات الحماية من هياكل البلازما قبل الحدث، والاحتجاز خلف صدمات CME المدفوعة. تمهد المقدمة الطريق لتحليل ظواهر SEP خلال مايو-يونيو 2024، عندما أنتجت سلسلة من الانفجارات الشمسية من منطقة نشطة (AR 13664) توهجات كبيرة وCMEs، مما أدى إلى تعزيزات على مستوى الأرض من SEPs. تهدف الورقة إلى تحليل بيئة الجسيمات النشطة خلال هذه الفترة باستخدام بيانات من عدة مركبات فضائية، مع التركيز على أكثر أحداث SEP كثافة وتأثيراتها على فهم آليات نقل SEP.
نقاش
في هذا القسم، يناقش المؤلفون التوزيع المكاني لمختلف المركبات الفضائية ومجموعات البيانات المستخدمة لتتبع النشاط الشمسي، مع التركيز بشكل خاص على المنطقة النشطة (AR) 13664. تشمل المركبات الفضائية المعنية مسبار الشمس (SolO)، ومسبار باركر الشمسي (PSP)، ومراصد العلاقات الشمسية الأرضية (STA)، والمراصد الأرضية. تمتد فترة التحليل من 4 مايو إلى 24 يونيو 2024، حيث يتم تفصيل مسارات المركبات الفضائية ومواقعها بالنسبة للشمس. ومن الجدير بالذكر أن SolO وPSP قدما ملاحظات حاسمة عن AR 13664، بما في ذلك توهجاتها والانفجارات الكتلية الإكليلية المرتبطة بها (CMEs)، والتي تم تتبعها باستخدام أدوات مختلفة على متن هذه المركبات الفضائية.
يبرز المؤلفون الأحداث الشمسية الهامة، وخاصة توهج X16.5 في 20 مايو 2024، والذي كان الأكثر كثافة الذي لوحظ خلال فترة الدراسة وأنتج أعلى معدل تسجيل للإشعاع غير الحراري الذي سجلته SolO. يكشف تحليل بيانات الجسيمات النشطة عن سلسلة من أحداث الجسيمات الشمسية النشطة (SEP) المرتبطة بالتوهجات وCMEs من AR 13664، مع تعزيزات ملحوظة في شدة البروتونات التي لوحظت في عدة مركبات فضائية. يؤكد النقاش على التفاعلات المعقدة بين النشاط الشمسي والآثار الناتجة على الهليوسفير، بما في ذلك تحديد الصدمات بين الكواكب وCMEs، التي ساهمت في العواصف geomagnetic على الأرض. تؤكد النتائج على أهمية الملاحظات المنسقة من عدة مركبات فضائية لتعزيز فهم الظواهر الشمسية وتأثيراتها على الطقس الفضائي.
DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/ae2ea4
Publication Date: 2026-02-13
Author(s): D. Lario et al.
Primary Topic: Solar and Space Plasma Dynamics
Overview
In the period from May to June 2024, a fleet of spacecraft operating in the inner heliosphere provided valuable data on the effects of the sunspot group associated with Active Region 13664. This timeframe was marked by significant solar activity, particularly from May 8 to June 21, which resulted in elevated solar energetic particle (SEP) intensities at heliocentric distances less than or equal to 1 astronomical unit (au). Notably, a prolonged period of enhanced proton intensities below 10 MeV was observed, spanning approximately 170° in heliolongitude.
The SEP event on May 20, 2024, was particularly noteworthy due to its high intensity and extensive spatial reach, linked to a fast halo coronal mass ejection (CME) traveling at speeds greater than 1500 km/s and an X16.5 solar flare located about 171° from Earth. This event caused a significant enhancement of proton intensities around 100 MeV near Earth, with energy spectra exhibiting a flattening between 30 and 80 MeV. Additionally, it led to the establishment of an energetic particle reservoir that lasted for about two weeks and covered a longitudinal extent of at least 170°. The broad distribution of SEPs and the formation of the energetic particle reservoir were attributed to several mechanisms, including acceleration at an extended CME-driven shock, particle drifts along the heliospheric current sheet, and cross-field particle transport processes, as well as the merging of preceding CMEs beyond 1 au.
Introduction
The introduction of the paper discusses the phenomenon of solar eruptions, including solar flares and coronal mass ejections (CMEs), which are often linked to enhancements in solar energetic particle (SEP) intensity observed in interplanetary space. The authors highlight the ongoing debate regarding the mechanisms responsible for the distribution of SEPs across the heliosphere, with proposed explanations including broad particle sources from CME-driven shocks, cross-field transport processes, drift transport along the heliospheric current sheet, and complex magnetic field configurations. The paper emphasizes the challenges in quantifying the contributions of these mechanisms due to uncertainties in spacecraft magnetic connectivity, the properties of CME-driven shocks, and the structure of the heliospheric current sheet.
The authors also note the observation of similar particle intensities and energy spectra during the decay phase of large SEP events across widely separated spacecraft, raising questions about the transport processes in the heliosphere. They propose several mechanisms for the uniform distribution of particles, including effective transport processes, shielding effects from pre-event plasma structures, and confinement behind CME-driven shocks. The introduction sets the stage for the analysis of SEP phenomena during May-June 2024, when a sequence of solar eruptions from an active region (AR 13664) produced significant flares and CMEs, leading to ground-level enhancements of SEPs. The paper aims to analyze the energetic particle environment during this period using data from multiple spacecraft, with a focus on the most intense SEP events and their implications for understanding SEP transport mechanisms.
Discussion
In this section, the authors discuss the spatial distribution of various spacecraft and the datasets utilized to track solar activity, particularly focusing on Active Region (AR) 13664. The spacecraft involved include the Solar Orbiter (SolO), Parker Solar Probe (PSP), Solar Terrestrial Relations Observatory (STA), and Earth-based observatories. The analysis period spans from May 4 to June 24, 2024, during which the spacecraft’s trajectories and positions relative to the Sun are detailed. Notably, SolO and PSP provided critical observations of AR 13664, including its flares and associated coronal mass ejections (CMEs), which were tracked using various instruments aboard these spacecraft.
The authors highlight significant solar events, particularly an X16.5 flare on May 20, 2024, which was the most intense observed during the study period and produced the highest nonthermal emission count rate recorded by SolO. The analysis of energetic particle data reveals a sequence of solar energetic particle (SEP) events linked to the flares and CMEs from AR 13664, with notable enhancements in proton intensities observed at multiple spacecraft. The discussion emphasizes the complex interactions between solar activity and the resulting impacts on the heliosphere, including the identification of interplanetary shocks and CMEs, which contributed to geomagnetic storms on Earth. The findings underscore the importance of coordinated observations from multiple spacecraft to enhance understanding of solar phenomena and their effects on space weather.