The longitudinal asymmetry of the interplanetary perturbation producing Forbush decreases

Summary

It is well known that type-IV solar flares occurring between 0° and 40° East of the central meridian can produce the largest Forbush decreases observed at the Earth,i.e. inside the Forbush decrease modulated region the maximum cosmic-ray modulation is observed in the West (∼20° W) of the flare’s meridian plane. A flare-produced perturbation asymmetric in longitude is required in order to explain this asymmetry. The analysis of the two-step Forbush decreases shows that the first step of the decrease is symmetric with respect to the flare’s meridian plane and it is due to the shock wave which is observed ahead of the interplanetary perturbation; on the contrary the second step is strongly asymmetric, the maximum amplitude being observed at ∼30° W of the flare’s meridian plane, and it seems to be due to the magnetic perturbation following the shock; this perturbation is an irregular and compressed magnetic field, the maximum magnetic-field magnitude is found to be placed West of the flare’s meridian plane. The total Forbush decrease amplitude is correlated (correlation coefficient 0.96) with a perturbation parameter which accounts for the «strength» of the shock and of the following magnetic perturbation. The first step of the decrease is correlated (correlation coefficient 0.88) with the shock «strength».

Riassunto

È ben noto che i brillamenti solari accompagnati da radioemissione di tipo IV nell’intervallo 0°–40° est possono produrre le maggiori diminuzioni di Forbush osservate alla terra; cioè, dentro la regione interplanetaria interessata dalla dimizuzione di Forbush la massima modulazione dei raggi cosmici è osservata a circa 20° ovest dal piano meridiano del brillamento solare. Per spiegare questa asimmetria si richiede l’esistenza di una perturbazione interplanetaria generata da brillamento che sia di tipo asimmetrico. L’analisi delle diminuzioni di Forbush «a due gradini» mostra che la prima diminuzione ha una dipendenza simmetrica rispetto al piano meridiano del brillamento ed è dovuta all’onda d’urto che è osservata all’inizio della perturbazione stessa. La seconda diminuzione, al contrario, è fortemente asimmetrica poiché la massima ampiezza è osservata a circa 30° ovest del piano meridiano del brillamento; essa sembra essere dovuta alla perturbazione magnetica (caratterizzata dal campo magnetico compresso e irregolare) che segue l’onda d’urto; la massima ampiezza del campo magnetico si trova a ovest del piano meridiano del brillamento. L’ampiezza totale delle diminuzioni di Forbush è correlata (coefficiente di correlazione 0.96) con un parametro empirico della perturbazione che tiene conto dell’importanza dell’onda d’urto e della perturbazione magnetica che segue, mentre il primo «gradino» della diminuzione è correlato (coefficiente di correlazione 0.88) soltanto con il parametro dell’onda d’urto.

Ррзюме

Хорошо известно, что солнечные вспышки типа IV, возникающие в интервале между 0° и 40° к востоку от центрального меридиана, могут порождать большие убывания форбуша, наблюдаемые на Земле, т.е. внутри модулированной области убывания форбуша наблюдается максимальная модуляция космических лучей около 20° к западу от меридианной плоскости солнечной вспышки. Для объяснения этой асимметрии требуется существование межпланетного возмущения, образованного вспышкой, которое является асимметричным по долготе. Анализ двух-ступенчатых убываний форбуша показывает, что первая ступень убывания является симметричной относительно меридианной плоскости вспышки и обусловлена ударной волной, которая наблюдается перед межпланетным возмущением; напротив, вторая ступень является сильно асимметричной, максимум интенсивности наблюдается около 30° к западу от меридианной плоскости вспымки, и, по-видимому, является результатом магнитного возмущения после ударной волны; это возмущение является иррегулярным и вызывает сжатие магнитного поля. Максимум амплитуды магнитного поля расположен к западу от меридианной плоскости вспышки. Полная амплитуда убывания форбуша коррелирует (коэффициент корреляции 0.96) с параметром возмущения, который характеризует «интенсивность» ударной волны и последующее возмущение магнитного поля. Первая ступень убывания Форбуша коррелирует (коэффициент корреляции 0.88) только с «интенсивностью» ударной волны.