On the relationship between expansión angle of earth-directed CMES and soft X-ray emission from their related flare

• Salas-Matamoros , Carolina ; Sánchez Guevara, Jesús ^[1]
  1. [1] Universidad de Costa Rica

     Universidad de Costa Rica

     Hospital, Costa Rica

     
• Localización: Revista de Matemática: Teoría y Aplicaciones, ISSN 2215-3373, ISSN-e 2215-3373, Vol. 30, Nº. 2, 2023 (Ejemplar dedicado a: Revista de Matemática: Teoría y Aplicaciones), págs. 215-227
• Idioma: inglés
• DOI: 10.15517/rmta.v30i2.50449
• Títulos paralelos:
  • Sobre la relación entre el ángulo de expansión de CMES direccionados a la tierra y la emisión de rayos X blandos desde su destello inicial
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• Resumen
  • español

    En clima espacial, en el estudio de los efectos terrestres de las eyecciones de masa coronal (CME) dirigidas a la Tierra, uno de los parámetros más importantes es la rapidez de propagación de estas perturbaciones. En este artículo presentamos una mejora del modelo 3D CME Geometrical Propagation-Expansion Description (3D-CGPED) desarrollado en un trabajo anterior para aumentar la muestra que podemos usar en las predicciones de tiempo de llegada de las CMEs. Este modelo 3D estima el tiempo de llegada a la Tierra de las CMEs al incluir una geometría 3D para la propagación y expansión de la CME en el espacio interplanetario. Dado que el modelo 3DCGPED calcula la expansión de las CMEs en función de la distancia radial del frente de una CME, solo se pueden estimar los tiempos de viaje para las CME con formas bien definidas vistas por los cronógrafos. En el presente trabajo encontramos una relación empírica entre el ángulo de expansión de las CMEs con formas bien definidas y la fluencia SXR de inicio a pico de sus destellos asociados. Aplicamos esta relación en el modelo 3D-CGPED para obtener el ángulo de expansión para 8 CMEs con forma irregular. Encontramos ventanas de errores similares en las predicciones de tiempo de llegada en comparación con el trabajo anterior. Este resultado nos permite complementar el modelo 3D-CGPED en trabajos futuros, para incluir no solo formas regulares sino también irregulares, de CMEs observadas por cronógrafos.

  • English

    In space weather, to study the impact of Earth-directed coronal mass ejections (CME) in our terrestrial environment, one of the most important parameters is the propagation speed of these disturbances. We present an improvement of the 3D CME Geometrical Propagation-Expansion Description (3D-CGPED) model developed in previous work to increase the simple that we can use in CME arrival time predictions. This 3D model estimates the arrival time of Earth-directed CMEs at Earth by including a 3D geometry for the CME propagation and expansion in interplanetary space. Since the 3D-CGPED model computes the expansion of the CME based on the radial distance of the CME front, only travel times for CMEs with welldefined shapes seen by coronographs can be estimated. In the present work, we found an empirical relationship between the expansion angle of CMEs with well-defined shapes and the start-to-peak SXR fluence of their associated flares. We applied this relationship in the 3D-CGPED model to obtain the expansion angle for 8 CMEs with an irregular shape. We found similar window errors in arrival time predictions compared to the previous work. This result allows us to complement the 3D-CGPED model to include not only regular shapes but also irregular ones for CMEs observed by coronographs in future works.

• Referencias bibliográficas
  • G. E. Brueckner et al., The Large Angle Spectroscopic Coronagraph (LASCO). Solar Physics 162(Dec. 1995), 357–402. doi: 10.1007/BF00733434
  • G. E. Brueckner et al., Geomagnetic storms caused by coronal mass ejections (CMEs): March 1996 through June 1997. Geophysical Research Letters...
  • R. C. Colaninno, A. Vourlidas, C. C. Wu, Quantitative comparison of methods for predicting the arrival of coronal mass ejections at Earth...
  • J. M. Darnel et al., The GOES-R Solar UltraViolet Imager. Space Weather 20(Apr. 2022), no. 4, e2022SW003044. doi: 10.1029/2022SW003044
  • H. A. Elliott et al., An improved expected temperature formula for identifying interplanetary coronal mass ejections. Journal of Geophysical...
  • C. J. Eyles et al., The Heliospheric Imagers Onboard the STEREO Mission. Solar Physics 254(Feb. 2009), no. 2, 387–445. doi: 10.1007/s11207-008-9299-0
  • N. J. Fox et al., The Solar Probe Plus Mission: Humanity’s First Visit to Our Star. Space Science Reviews 204(Dec. 2016), no. 1-4, 7–48. doi:...
  • N. Gopalswamy, A. Lara, M. L. Kaiser, An empirical model to predict the arrival of CMEs at 1 AU. AAS/Solar Physics Division Meeting #31. 2000....
  • N. Gopalswamy et al., Predicting the 1-AU arrival times of coronal mass ejections. Journal of Geophysical Research 106(2001), 29207–29218....
  • P. K. Manoharan, Evolution of Coronal Mass Ejections in the Inner Heliosphere: A Study Using White-Light and Scintillation Images. Solar Physics...
  • C. Möstl et al., Connecting speeds, directions and arrival times of 22 coronal mass ejections from the Sun to 1 AU. The Astrophysical Journal...
  • D. Müller et al., The Solar Orbiter mission. Astronomy & Astrophysics 642(Sept. 2020), A1. doi: 10.1051/0004-6361/202038467
  • C. Salas-Matamoros, K. Klein, On the Statistical Relationship Between CME Speed and Soft X-Ray Flux and Fluence of the Associated Flare. Solar...
  • C. Salas-Matamoros, K. Klein, G. Trottet, Microwave radio emission as a proxy of CME speed in ICME arrival predictions at 1 AU. Journal of...
  • C. Salas-Matamoros, J. Sanchez-Guevara, A geometrical description for interplanetary propagation of Earth-directed CMEs based on radiative...
  • R. Schwenn, A. dal Lago, E. Huttunen, W. D. Gonzalez, The association of coronal mass ejections with their effects near the Earth. Annales...
  • W. B. Song, An Analytical Model to Predict the Arrival Time of Interplanetary CMEs. Solar Physics 261(Feb. 2010), no. 2, 311–320. doi: 10.1007/s11207-009-9486-7
  • B. Vršnak, N. Gopalswamy, Influence of the aerodynamic drag on the motion of interplanetary ejecta. Journal of Geophysical Research 107(Feb....
  • B. Vršnak et al., Propagation of interplanetary coronal mass ejections: the drag-based model. Solar Physics 285(2013), 295–315. doi: 10.1007/s11207-012-0035-4
  • Y. M.Wang et al., A statistical study on the geoeffectiveness of Earth-directed coronal mass ejections from March 1997 to December 2000. Journal...