Ολοκληρωμένο μοντέλο προσομοίωσης ηλιακών εκλάμψεων

Abstract

This dissertation highlights the applicability of the SOC approach to the transient energy release events in the solar corona. Concerning the variability of the probability distribution functions’ exponents of the solar flares’ parameters related with the Rieger periodicity we develop an enhanced detection method based on the Scargle-Lomb periodogram and the Weighted Z wavelet transform, which shows that the Rieger periodicity is detectable also in weak flares without any privileged wavnumber in the propagation of the Rossby waves, which are assumed to be the cause for such periodicities. Regarding the fractality of solar flares, we investigate the correlation between the photospheric and the coronal structures through a non-linear force-free extrapolation of the magnetic field and the box-counting method, without finding any correlation due to the highly non-linear phenomena taking place in the low corona. Finally, we develop the static and the dynamic Integrated Flare Model based on cellular automata with driving and diffusion rules, which lead the simulated active regions to reach the state of the Self-Organized Criticality. Through this process we reproduce all the statistical properties of the solar flares, which are derived from the so far known observational studies.

Αυτή η διατριβή επικεντρώνεται στην ανάδειξη της καταλληλότητας εφαρμογής της έννοιας της Κρίσιμης Αυτο-οργάνωσης στην περιγραφή των παροδικών γεγονότων έκλυσης ενέργειας στο ηλιακό στέμμα. Σχετικά με τη μεταβλητότητα των εκθετικών δεικτών των συναρτήσεων κατανομών των ηλιακών εκλάμψεων σε σχέση με την περιοδικότητα Rieger αναπτύσσεται μία εξελιγμένη μέθοδος ανίχνευσής της βασισμένη στο περιοδόγραμμα Scargle-Lomb και το Ζυγιμένο Μετασχηματισμό Κυματιδίου Ζ, που καταδεικνύει ότι η περιοδικότητα Rieger εμφανίζεται ακόμη και σε ασθενείς εκλάμψεις χωρίς προνομιακούς κυματάριθμους κατά τη διάδοση κυμάτων Rossby που πιθανώς αποτελούν την αιτία εμφάνισής της. Σε σχέση με τις φρακταλικές ιδιότητες εξετάζεται η συσχέτιση των δομών σε φωτοσφαιρικό και στεμματικό επίπεδο μέσω μη γραμμικής παρέκτασης του μαγνητικού πεδίου υπό την απουσία δυνάμεων και της μεθόδου απαρίθμησης κουτιών, χωρίς να προκύπτει καμία συσχέτιση λόγω των ισχυρά μη γραμμικών φαινομένων που συμβαίνουν σε χαμηλά στεμματικά ύψη. Τέλος αναπτύσσονται το στατικό και το δυναμικό Ολοκληρωμένο Μοντέλο Προσομοίωσης Εκλάμψεων, που βασίζονται σε κυψελικά αυτόματα με κανόνες οδήγησης και διάχυσης που οδηγούν τις προσομοιούμενες ενεργές περιοχές σε κατάσταση Κρίσιμης Αυτό-οργάνωσης. Μέσα από αυτήν τη διαδικασία αναπαράγονται όλες οι γνωστές στατιστικές ιδιότητες των εκλάμψεων από έως τώρα παρατηρήσεις.