Source regions of type III solar radio emissions

• Thesis title in Czech: Zdrojové oblasti slunečních radiových emisí typu III
• Thesis title in English: Source regions of type III solar radio emissions
• Key words: sluneční vítr|vlny a nestability v plazmatu|sluneční radiové emise
• English key words: solar wind|waves and instabilities in plasmas|solar radio emissions
• Academic year of topic announcement: 2023/2024
• Thesis type: Bachelor's thesis
• Thesis language: angličtina
• Department: Department of Surface and Plasma Science (32-KFPP)
• Supervisor: prof. RNDr. Ondřej Santolík, Dr.
• Author: hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 06.11.2023
• Date of assignment: 07.11.2023
• Confirmed by Study dept. on: 07.11.2023
• Date of electronic submission: 04.05.2024
• Advisors: Ing. Jan Souček, Ph.D.

Guidelines

1) Studium literatury a sepsání přehledu známých vlastností slunečního větru a slunečních radiových emisí, se zvláštním zřetelem k emisím typu III;
2) Seznámení se s daty přístrojů “Radio and plasma waves” (RPW), “Energetic Particle detector” (EPD) “Magnetometer” (MAG) a “Suprathermal Electrons and Protons” (STEP) sondy ESA Solar Orbiter;
3) Analýza experimentálních měření ve zdrojových oblastech slunečních radiových emisí typu III.

References

T. H. Stix: Waves in plasmas, AIP New York,1992.
F.F. Chen: Introduction to plasma physics and controlled fusion, vol.1: Plasma physics, Plenum press, New York, 1984.
D. A. Gurnett, Introduction to Plasma Physics, With Space, Laboratory and Astrophysical Applications, 2nd edition, Cambridge University Press, 2017
Maksimovic, M., et al. (2021) First observations and performance of the RPW instrument on board the Solar Orbiter mission, Astronomy & Astrophysics 656, A41, https://doi.org/10.1051/0004-6361/202141271
Soucek, J., et al. (2021), Solar Orbiter Radio and Plasma Waves - Time Domain Sampler: In-flight performance and first results, Astronomy & Astrophysics 656, A26, https://doi.org/10.1051/0004-6361/202140948
Píša, D., et al. (2021), First-year ion-acoustic wave observations in the solar wind by the RPW/TDS instrument on board Solar Orbiter, Astronomy & Astrophysics 656, A14, https://doi.org/10.1051/0004-6361/202140928
Další časopisecká literatura dle dohody s vedoucím práce.

Preliminary scope of work

Sluneční radiové emise typu III vznikají ve slunečním větru působením elektronových svazků vyvrhnutých ze Slunce. Svazky pak putují podél magnetických siločar a v místě průchodu takových elektronových svazků vnikají nestabilitou prostředí slunečního větru lokálně generované plazmové vlny. Ty jsou poté konvertovány do volně se šířících radiových vln na lokální plazmové frekvenci a jejím dvojnásobku. Tyto radiové vlny pak mohou být pozorovány na umělých družicích Země, na meziplanetárních sondách, nebo i na pozemních stanicích.
Přístroj Radio and Plasma Waves (RPW) na evropské sluneční sondě Solar Orbiter je určen k měření elektromagnetických vln, které mají původ ve sluneční koroně a ve slunečním větru, řídkém a horkém plazmatu, které proudí celou sluneční soustavou. Měření slabých fluktuací elektromagnetického pole se provádí pomocí tří prutových antén o délce 6,5 m a cívkového magnetometru instalovaných vně sondy. Elektrické signály z těchto senzorů jsou následně digitalizovány a dále analyzovány v elektronické jednotce přístroje RPW. Ústav fyziky atmosféry a Astronomický ústav AV ČR vyvinuly dva subsystémy pro tuto elektronickou jednotku: zdroj regulovaného nízkého napětí, napájející celý přístroj RPW, a digitální analyzátor plazmových vln „Time Domain Sampler – TDS“. Tento modul umožňuje elektromagnetické signály nejenom zaznamenávat s vysokým časovým rozlišením, ale také provádí prvotní digitální zpracování naměřených dat s cílem vyhledat zajímavé jevy a vytvořit už na palubě družice jejich statistickou charakterizaci. Takto předvybraná data jsou poté odeslána na zem k dalšímu vědeckému zpracování.
Přístroj RPW je v provozu téměř nepřetržitě od startu sondy v roce 2020. Za dobu svého provozu odeslal zpět na Zem desítky gigabajtů vědeckých dat, které se staly mimo jiné podkladem pro studie vzniku slunečních rádiových emisí a jejich šíření sluneční soustavou. Solar Orbiter pravidelně prolétá oblastí slunečního větru, kde rádiové vlny vznikají působením svazků vysokoenergetických elektronů na okolní plazma. Zdrojem těchto svazků jsou sluneční erupce a přístroje Solar Orbiteru, včetně RPW, nám nabízí vhled do mikrofyziky tohoto složitého jevu.
Na práci lze navázat v následném magisterském, případně doktorském studiu.