Základní charakteristiky

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Základní charakteristiky"

Renata Žáková
před 5 lety
Počet zobrazení:

Základní charakteristiky Vzdálenost Země-Slunce: 1.496 x 108 km (světlo letí ~ 8 min 19 s) Poloměr: 6.96342 x 105 km (109 x poloměr Země) Hmotnost: 1.

2 Základní charakteristiky Vzdálenost Země-Slunce: x 108 km (světlo letí ~ 8 min 19 s) Poloměr: x 105 km (109 x poloměr Země) Hmotnost: x 1030 kg ( x hmotnost Země) Hustota: Průměrná: x 103 kg/m3 Jádro: x 105 kg/m3 Světelný tok: x 1026 W (=> u Země ~1368 W/m2, solární konstanta) Složení: 73.46% H, 24.85% He, zbytek (1.69%) jiné prvky (O, C, Fe, Ne, N, Si, Mg, S) Slunce nemá jasnou hranici, na vnější straně klesá hustota jako ~ exp(-r); poloměr se bere od středu po hranici fotosféry (dál už je plyn příliš řídký/chladný a nesvítí)

3 Solární konstanta? (1)

4 Solární konstanta? (2)

Jádro do ~ 1/4 slunečního poloměru hustota ~ 150 000 kg/m3

7 Jádro do ~ 1/4 slunečního poloměru hustota ~ kg/m3 teplota ~1.5 x 107 K hlavní termonukleární reakcí je p-p chain : 4 H1 => He4 (za 1 s proběhne u ~ 6.2 x 1011 kg protonů, z toho se ~ 0.7% převede na energii) termonukleární reakce jsou samoregulující

8 Proton-proton chain ~109 let ~1s ~109 let ~1s ~106 let

9 CNO cycle

10 Proton-proton chain vs. CNO cycle

dostává se do viditelné oblasti Konvekční oblast nižší teplota => transport radiací už není tak efektivní a převládá

11 Radiační oblast energie se šíří radiací, ale vždy jen krátkou vzdálenost (několik milimetrů), pak dojde ke srážce a náhodné změně směru => šíří se velmi pomalu (trvá ~ milony let) postupně ztrácí energii => zvětšuje se vlnová délka a dostává se do viditelné oblasti Konvekční oblast nižší teplota => transport radiací už není tak efektivní a převládá konvekce jádra atomů jsou schopna udržet si elektrony; pohlcují světlo a ohřívají se doba přechodu přes konvekční zónu ~ 3 měsíce

12 Granule ~ 1000 km v průměru; horké stoupající plazma uprostřed a studené klesající na krajích / mezi; doba života ~ 8 minut Supergranule až km, doba života až 24 hodin

vyzařuje prakticky jako černé těleso, ale: Fraunhoferovy (absorbční)

13 Fotosféra vnější vrstva Slunce, ze které je vyzařováno světlo teplota mezi 4500 a 6000 K efektivní teplota 5777 K hustota ~ 2 x 10-4 kg/m3 vyzařuje prakticky jako černé těleso, ale: Fraunhoferovy (absorbční) čáry (=> informace o zastoupených prvcích => jemné variace díky Dopplerovu posunu)

14 Chromosféra hustota exponenciálně klesá teplota nejprve taky klesá, ale od minima ~ 3800 K začíná růst jak může teplota růst? co je zdrojem energie? (magnetická rekonekce, vlny) má emisní čáry, hlavní je H α nm (emitovaná H při přechodu z n=3 do n=2)

15 Přechodová oblast přestává dominovat gravitace => už nefunguje dobře uspořádání po vrstvách přestává dominovat tlak, začíná rozhodovat magnetické pole prudký nárůst teploty (He začíná být plně ionizované a přestává zářit => není čím ochlazovat) má emisní čáry v daleké ultrafialové a XUV oblasti => je možné pozorovat jen z družic ( = R Z 1 2 λ n )

Korona sluneční atmosféra, během zatmění Slunce může být pozorována pouhým okem K-korona ( kontinuerlich, spojité) rozptyl na volných elektronech Dopplerův posun způsobí vymizení absorbčních

16 Korona sluneční atmosféra, během zatmění Slunce může být pozorována pouhým okem K-korona ( kontinuerlich, spojité) rozptyl na volných elektronech Dopplerův posun způsobí vymizení absorbčních spektrálních čar F-korona ( Fraunhofer ) rozptyl na prachových zrnkách obsahuje absorbční spektrální čáry E-korona ( emission ) emise z iontů přítomných v koronálním plazmatu; hlavní zdroj informací o složení korony identifikovány spektrální čáry odpovídají vysoce ionizovanému železu => teplota ~ 106 K čím je zahříváno? (vlny, magnetická rekonekce)

Sluneční skvrny dočasné útvary ve fotosféře odpovídají chladnějším oblastem teploty ~3000-4500 K, okolí ~5780 K velikosti od ~16 do ~160 000 km doba života dny až týdny vznikají

dalekohledem 1610 sluneční rotace (1611, Johannes+David Fabricus) diferenciální rotace (1630, Christopher Scheiner) pak ale dlouhé období, kdy se skvrn vyskytovalo jen minimum (

18 Sluneční skvrny dočasné útvary ve fotosféře odpovídají chladnějším oblastem teploty ~ K, okolí ~5780 K velikosti od ~16 do ~ km doba života dny až týdny vznikají díky magnetickému poli, které zabrání konvekci typicky se vyskytují v párech s opačnou magnetickou polaritou Pozorování: už před naším letopočtem (Čína, Řecko) první pozorování dalekohledem 1610 sluneční rotace (1611, Johannes+David Fabricus) diferenciální rotace (1630, Christopher Scheiner) pak ale dlouhé období, kdy se skvrn vyskytovalo jen minimum ( Maunderovo minimum ) objev slunečního cyklu (1843, Heinrich Schwabe) od 1848: Wolfovo číslo (Rudolf Wolf, sunspot number ): R = k (10 g + s) Richard Christopher Carrington (~ polovina 19. st.)

1908: souvislost mezi slunečními skvrnami a magnetickým polem (George Ellery Hale) perioda v počtu skvrn (Wolfově číslu) je ~11 let, ale reálná perioda ~22 let odpovídá dvojímu přepólování

19 1908: souvislost mezi slunečními skvrnami a magnetickým polem (George Ellery Hale) perioda v počtu skvrn (Wolfově číslu) je ~11 let, ale reálná perioda ~22 let odpovídá dvojímu přepólování magnetického pole Slunce 1961: kvalitativní model dynamiky vnějších slunečních vrstev (Horace W. Babcock) založený na diferenciální rotaci a s tím spojené změně topologie magnetického pole vysvětluje i šířkovou migraci slunečních skvrn v průběhu slunečního cyklu (tzv. Spörerův zákon)

20 Solar Activity Proxy (1) Kosmické záření (vysokoenergetické částice, především protony a atomová jádra pocházející z oblastí mimo sluneční soustavu)

21 Solar Activity Proxy (2)

22 Solar Activity Proxy (3)

23 Vliv na teplotu (???) IPCC: Satellite observations of total solar irradiance (TSI) changes from 1978 to 2011 show that the most recent solar cycle minimum was lower than the prior two. There is very high confidence that industrial-era natural forcing is a small fraction of the anthropogenic forcing except for brief periods following large volcanic eruptions.

24 Spörerův zákon (Richard Christopher Carrington ~1861; až po něm Gustav Spörer): na začátku slunečního cyklu vznikají sluneční skvrny na šířkách ~30o během solárního maxima na ~15o a s končícím slunečním cyklem se jejich šířky posouvají na ~7o

29 Radiační oblast Konvekční oblast

30 Solární dynamo díky diferenciální rotaci se magnetické pole namotává na Slunce původně severo-jižně orientované magnetické pole se může natočit okolo Slunce za ~8 měsíců působením Corriolisovy síly na konvekcí vzhůru se pohybující hmotu dochází ke zkroucení (twist) magnetických siločar

32 Toroidal to poloidal Turbulence and mean-field electrodynamics Hydrodynamical shear instabilities MHD instabilities The Babcock-Leighton mechanism

obsahuje chladnější plazma než korona (složením odpovídá chromosféře) pokud

34 Koronální smyčky ( Coronal loops ) Spodní korona a přechodová oblast; spodek je ukotven ve fotosféře (kde je vysoké plazma-beta) Solar prominence obsahuje chladnější plazma než korona (složením odpovídá chromosféře) pokud se utrhne, dochází ke vzniku koronálního výronu hmoty ( Coronal Mass Ejection, CME)

Slunce často následované CME, většinou v aktivních oblastech blízko slunečních

35 Coronal Mass Ejection (CME) velké množství hmoty které se uvolní do prostoru vzniká díky magnetické rekonekci Solar flare náhle zvýšení jasu nad povrchem Slunce často následované CME, většinou v aktivních oblastech blízko slunečních skvrn vzniká díky magnetické rekonekci záření v širokém spektru frekvencí (hlavně X-ray & UV)

36 Coronal hole oblast, kde je korona tmavší, studenější a má menší hustotu odpovídá oblasti s otevřenými magnetickými siločarami z těchto oblastí pochází rychlý sluneční vítr během solárního minima hlavně na pólech, během maxima mohou být kdekoli

Podobné dokumenty

Sluneční skvrny od A do Z. Michal Sobotka Astronomický ústav AV ČR, Ondřejov

Sluneční skvrny od A do Z. Michal Sobotka Astronomický ústav AV ČR, Ondřejov Sluneční skvrny od A do Z Michal Sobotka Astronomický ústav AV ČR, Ondřejov Sluneční skvrny historie Příležitostná pozorování velkých skvrn pouhým okem První pozorování dalekohledem: 1610 Thomas Harriot