Slunce a Sluneční soustava. Michal Švanda Astronomický ústav AV ČR Astronomický ústav UK

Podobné dokumenty
Kosmické počasí, předpovědi aktivity. Michal Švanda Sluneční fyzika LS 2014/2015

Koróna, sluneční vítr

Koróna, sluneční vítr. Michal Švanda Sluneční fyzika LS 2014/2015

11. Koróna, sluneční vítr

Geomagnetická aktivita je důsledkem sluneční činnosti. Pavel Hejda a Josef Bochníček

Eruptivní procesy na Slunci a jejich optická, radiová a EUV diagnostika

Úvod do fyziky plazmatu

ZÁŘENÍ V ASTROFYZICE

Proč studovat hvězdy? 9. 1 Úvod Energetické úvahy Zjednodušení použitá při konstrukci sférických modelů Model našeho Slunce 15

VY_32_INOVACE_08.Fy.9. Slunce

Obnovitelné zdroje energie Budovy a energie


Numerické simulace v astrofyzice

Astronomie Sluneční soustavy II. Slunce. Jan Ebr Olomouc,

POZOROVÁNÍ SLUNCE VE SPEKTRÁLNÍCH ČARÁCH. Libor Lenža Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o.

Stručný úvod do spektroskopie

počátek 17. století, Johannes Kepler: 19. století: počátek 20. století: 1951, Ludwig Biermann:

Slunce nejbližší hvězda

10. Sluneční skvrny. Michal Švanda. Astronomický ústav MFF UK Astronomický ústav AV ČR. Sluneční fyzika LS 2007/2008

Sluneční dynamika. Michal Švanda Astronomický ústav AV ČR Astronomický ústav UK

Slunce zdroj energie pro Zemi

13. Spektroskopie základní pojmy

Studium časového vývoje erupcí v čarách vodíku a vápníku

Sluneční fyzika. Vojtěch Sidorin. Praha,

Urychlené částice z pohledu sluneční rentgenové emise

změna konfigurace => změna proudů tekoucích systémem => změna magnetického pole (i na Zemi)

SLUNCE. 5. lekce Bára Gregorová a Ondrej Kamenský

Plazmové metody. Co je to plazma? Jak se uplatňuj. ují plazmové metody v technice?

Urychlení KZ. Obecné principy, Fermiho urychlení, druhý řád, první řád, spektrum

SLUNCE A JEHO POZOROVÁNÍ I FYZIKA PLAZMATU

Plazma. magnetosféra komety. zbytky po výbuchu supernovy. formování hvězdy. slunce

O původu prvků ve vesmíru

Základy spektroskopie a její využití v astronomii

Základní charakteristiky

Žhavé i vychladlé novinky ze sluneční fyziky. Michal Švanda Astronomický ústav AV ČR Astronomický ústav UK

Kód vzdělávacího materiálu: Název vzdělávacího materiálu: Datum vytvoření: Jméno autora: Předmět: Ročník: 1 a 2

Elektrodynamika, elektrický proud v polovodičích, elektromagnetické záření, energie a její přeměny, astronomie

Spektroskopie Slunce. Michal Švanda. Astronomický ústav MFF UK Astronomický ústav AV ČR. Spektroskopie (nejen) ve sluneční fyzice LS 2011/2012

1. Slunce jako hvězda

Elektřina: Elektrostatika: Elektrostatika: Elektrostatika: Analogie elektřiny s mechanikou: Elektrostatika: Souvislost a analogie s mechanikou.

Jak se pozorují černé díry? - část 3. Astrofyzikální modely pro rentgenová spektra

Elektřina. Elektrostatika: Elektrostatika: Elektrostatika: Analogie elektřiny s mechanikou: Elektrostatika: Souvislost a analogie s mechanikou.

c) vysvětlení jednotlivých veličin ve vztahu pro okamžitou výchylku, jejich jednotky

Úvod do laserové techniky KFE FJFI ČVUT Praha Michal Němec, Plynové lasery. Plynové lasery většinou pracují v kontinuálním režimu.

Astronomie, sluneční soustava

Elektrodynamika, elektrický proud v polovodičích, elektromagnetické záření, energie a její přeměny, astronomie, světelné jevy

Úvod do spektrálních metod pro analýzu léčiv

Gymnázium Dr. J. Pekaře Mladá Boleslav. Zeměpis I. ročník PLANETY SLUNEČNÍ SOUSTAVY. Jméno a příjmení: Martin Kovařík. David Šubrt. Třída: 5.

B. Hvězdy s větší hmotností spalují termojaderné palivo pomaleji,

Astronomie. Astronomie má nejužší vztah s fyzikou.

Slunce, erupce, ohřev sluneční koróny

Kroužek pro přírodovědecké talenty I lekce 3 SLUNEČNÍ SOUSTAVA

Pozorování dalekohledy. Umožňují pozorovat vzdálenější a méně jasné objekty (až stonásobně více než pouhým okem). Dají se použít jakékoli dalekohledy

Astrofyzika. 1. Sluneční soustava. Slunce. Sluneční atmosféra. Slunce Slunce planety planetky komety, meteoroidy prach, plyny

Objev gama záření z galaxie NGC 253

Slunce ve vysokoenergetických oblastech spektra

Příklady Kosmické záření

Martin Jurek přednáška

Lehký topný olej. 0 t CO 2 /MWh výhřevnosti paliva. 1,17 t CO 2 /MWh elektřiny

Všechny galaxie vysílají určité množství elektromagnetického záření. Některé vyzařují velké množství záření a nazývají se aktivní.

Sluneční stínohra. Michal Švanda. Astronomický ústav AV ČR, Ondřejov Astronomický ústav UK, Praha

Sluneční soustava je součástí galaxie známé také pod názvem Mléčná dráha. Planety ve sluneční soustavě obíhají po eliptických drahách kolem Slunce.

Chemické složení vesmíru

Princip metody Transport částic Monte Carlo v praxi. Metoda Monte Carlo. pro transport částic. Václav Hanus. Koncepce informatické fyziky, FJFI ČVUT

KIS a jejich bezpečnost I Šíření rádiových vln

Urychlovače částic principy standardních urychlovačů částic

Astronomie Sluneční soustavy I. PřF UP, Olomouc,

MENSA GYMNÁZIUM, o.p.s. TEMATICKÉ PLÁNY TEMATICKÝ PLÁN (ŠR 2017/18)

Obecná teorie relativity pokračování. Petr Beneš ÚTEF

Složení hvězdy. Hvězda - gravitačně vázaný objekt, složený z vysokoteplotního plazmatu; hmotnost 0,08 M ʘ cca 150 M ʘ, ale R136a1 (LMC) má 265 M ʘ

Rozměr a složení atomových jader

ŠKOLNÍ VZDĚLÁVACÍ PROGRAM

Atmosféra, znečištění vzduchu, hašení

ABSORPČNÍ A EMISNÍ SPEKTRÁLNÍ METODY

Základní škola, Ostrava Poruba, Bulharská 1532, příspěvková organizace

Spektrum. Spektrum. zisk rozkladem bílého světla

KATAKLYZMICKÉ UDÁLOSTI. 10. lekce Bára Gregorová a Vašek Glos

ČLOVĚK A ROZMANITOST PŘÍRODY VESMÍR A ZEMĚ. GRAVITACE

Úvod do moderní fyziky. lekce 7 vznik a vývoj vesmíru

Opakování učiva 8. ročníku. Elektrodynamika. Působení magnetického pole na vodič, vzájemné působení vodičů. Magnetické pole cívky

2. Prostudovat charakter interakcí různých částic v hadronovém kalorimetru

Polární záře v noci ze 17. na 18. března 2015 viditelná z území ČR

Měření kosmického záření

Kosmické záření a astročásticová fyzika

VY_32_INOVACE_06_III./17._PLANETY SLUNEČNÍ SOUSTAVY

DRUHY PROVOZU A ŠÍŘENÍ VLN

Úkol č. 1 Je bouřka pro letadla nebezpečná a může úder blesku letadlo zničit? Úkol č. 2 Co je to písečná bouře?

Radioterapie. X31LET Lékařská technika Jan Havlík Katedra teorie obvodů

Hvězdy se rodí z mezihvězdné látky gravitačním smrštěním. Vlastní gravitací je mezihvězdný oblak stažen do poměrně malého a hustého objektu

Galaxie - Mléčná dráha - uspořádaná do tvaru disku - zformovala se 3 miliardy let po velkém třesku - její průměr je světelných let

Pozorování Slunce s vysokým rozlišením. Michal Sobotka Astronomický ústav AV ČR, Ondřejov

Základy Mössbauerovy spektroskopie. Libor Machala

Úvod do fyziky plazmatu

Přírodopis 9. Naše Země ve vesmíru. Mgr. Jan Souček. 2. hodina

Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích

Sluneční soustava OTEVŘÍT. Konec

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/ Elektronická podpora zkvalitnění výuky CZ.1.07 Vzděláním pro konkurenceschopnost

Železné lijáky, ohnivé smrště. Zdeněk Mikulášek

Projekt realizovaný na SPŠ Nové Město nad Metují. s finanční podporou v Operačním programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost Královéhradeckého kraje

Cesta do nitra Slunce

Transkript:

Slunce a Sluneční soustava Michal Švanda Astronomický ústav AV ČR Astronomický ústav UK

Kde končí Slunce? Fotosféra spodní vrstva atmosféry, hraniční vrstva tělesa Chromosféra řídká vrstva výše, záření dominováno čarami vodíku ( podobně jako u A hvězd) Koróna střapatá vrstva volně se rozpínající do meziplanetárního prostoru Chromosféra i koróna řízeny magnetickým polem, ohřívány netermálními procesy (dominantní proces není jistě určen)

Koróna F Fraunhoferovy čáry K kontinuum vysoká teplota, čáry rozmyty pohyby Polarizovaná Thomsonův rozptyl na volných elektronech T termální emise částic prachu E emisní Vlastní záření, velmi slabá Zakázané čáry i v optické oblasti spektra Zelená koróna Korónium = FeX (637,5 nm)

Koróna mění tvar <- Minimum (1995) Maximum (2003) ->

Zakázané čáry koróny Vysoce ionizované železo Zakázané přechody Odlišné formační teploty Fe XIV (530,3 nm) 1,9 MK Fe X (637,4 nm) 1,2 MK

Koronální ohřev Stejnosměrný Velké erupce Joulovský ohřev Nano-erupce Spikule typ II Střídavý Pohyb fotosférických kotevních bodů Propagace MHD vln Disipace Alfvénových vln Ohřev akustickými vlnami

Sluneční vítr Polovina 20. století -- sluneční částicové záření jako prostředek k vysvětlení geomagnetických bouří Geomagnetické bouře nárůst meziplanetárního magnetického pole obvykle dva dny po erupci Musí existovat jakési elektrické spojení mezi Zemí a Sluncem 1950 Biermann iontové stopy komet míří vždy od Slunce Existence stálého toku částic, které to umožní, energie fotonů nestačí Potřeba velkých rychlostí a velkých hustot (nefyzikální) Chapman (1957) statická koróna Parker (1958) dynamická koróna

Jak rychlý je sluneční vítr Pomalý uzavřené pole, cca 400 km/s Rychlý otevřené pole (koronální díry), cca 700 km/s Explozivní události rychlost 1200 km/s Ulysses sonda na heliopolární dráze

Heliosféra

Slunce bouří Důsledek rekonexe magnetického pole Erupce začíná v koróně, částicové svazky se šíří dolů (chromosférická erupce -> bílá erupce) a od Slunce (CME, plazmový oblak) Klasifikace dle toku záření v úzkém rentgenovém pásu A, B, C, M, X logaritmicky (X je tok 10-4 W/m 2 ) Tepelné záření: na λ<250 nm pouze 1 % zářivého výkonu, tedy cca 14 W/m 2 z celého disku (ve skutečnosti je to ještě méně). Plocha erupce je typicky zlomky (max. tísíciny) viditelné hemisféry, v dané oblasti tedy erupce dominuje krátkovlnné oblasti spektra.

Kosmické počasí Nová disciplína Mapuje stav meziplanetárního okolí Země Kombinace pozorování a modelů Pozemská pozorování Kosmické družice (SoHO, SDO, STEREO) In-situ měření (ACE, Wind, Cluster) Modely šíření plazmových poruch (3-D CME)

Kosmické počasí

Scénář eruptivní události 1. Vysokoenergetické elektromagnetické záření RTG a gama Ionizuje atmosféru, poruchy komunikací a GPS Osm a půl minuty po erupci 2. Protonová bouře Nebezpečná pro astronauty, zvyšuje radiační zátěž pilotů atd. Diferenciální nabíjení družic 23 minut až dvě hodiny 3. Koronální ejekce hmoty Poruchy magnetosféry Výpadky družic, výpadky sítí 20 hodin až tři dny

Polární záře Výsledek interakce částic slunečního větru s atomy a molekulami v atmosféře (srážková excitace) Velký příkon, až 600 GW Nejčastěji v okolí polárních kruhů Probíhají téměř symetricky na jižní a severní polokouli Naprosto neškodné, ruší krátkovlnné spojení, umožňuje spojení dlouhovlnné 24. 9. 2006, British Columbia, Kanada

Dopady aktivity na Zemi Vznik napětí na dlouhých vedeních Rozpad energetických sítí Koroze ropovodů Ovlivnění rádiového spojení Letecký provoz! Navigace Těžební plošiny Radiomajáky Falešné signály Zvýšené radiační riziko pro kosmonauty, piloty, letušky Potenciální nebezpečí pro kybernetické implantáty Lidé citlivější na změny magnetického pole Ale co NMR vyšetření? Ztráta orientace zvířat Holubi (testováno!), delfíni, velryby Elektronika Poškození kosmických družic

Doložené historické události Když sluneční aktivita způsobila škody na majetku nebo alespoň zanechala otisk v novinách

Carrington Event (supererupce) První historicky doložená erupce z 1. 9. 1859 Geomagnetická bouře následující dva dny. Polární záře až v Karibiku, horníci ve Skalistých horách snídali v domnění, že je ráno, bylo možné číst noviny Výpadek telegrafního spojení, popálení operátorů, některé linky posílaly falešné zprávy i bez napájení Dst index 1760 nt

1921 Geomagnetická bouře vyřadila 13. května 1921 městskou železnici v New Yorku. Zřejmě od telegrafního vedení vyhořela kontrolní věž Kompletní výpadek telegrafní sítě na východě USA Rozsáhlé poruchy ( vyhořelá elektronika ) telefonní sítě ve Švédsku Poruchy transkontinentálních kabelů

Québec Blackout 13. březen 1989 rozsáhlá geomagnetická bouře jako výsledek série erupcí a CME Rozpad energetické sítě v Québecu, kompletní blackout trval 9 hodin Izolující kamenné podloží Rozpad trval řádově sekundy Vyhořelo několik transformátorů Celkové škody $6 milionů Vyhořelý 500 kv transformátor v New Jersey Dva vyhořelé 400 kv transformátory ve Velké Británii

Bastille Day Event Erupce třídy X5 14. 7. 2000 Protonová erupce Na středu disku, tedy dobře sledovaná Naprosto zahltila EIT@SOHO a udělala měření nepoužitelnými Doprovázena geomagnetickou bouří 15.- 17.7. Dozvuky koronální ejekce hmoty detekovány přístroji na Voyager 1 a Voyager 2

X28 Event ( Halloween Storms ) 4. 11. 2003 19.29 UT NOAA 10486 Na okraji disku -> žádný efekt na Zemi Rentgenové detektory saturované -> těžké určit sílu Původní odhad X28 Později překlasifikováno na X45 Zřejmě srovnatelné s Carringtonovou erupcí (ta ale poblíž středu disku)

Polární záře v ČR v historii Četná pozorování v kronikách měst už od 1737 Záznamy značně nepravidelné a řídké Systematicky sledovány až s rozvojem internetu a sítí pozorovatelů ukazy.astro.cz, observers@amper. Tedy až v 23. cyklu aktivity První z dubna 2000 (tedy čtyři roky po minimu) Maxima v roce 2001 a 2003 Poslední až do 2006, tedy rok před začátkem minima Záře jsou častější v sestupné části cyklu než ve vzestupné aktivní oblasti mají komplikovanější tvary (D, E, F) s větším erupčním potenciálem

Záře 17. listopadu 1989 Thionville, Francie Warwickshire, UK

Pamatujete? 6/7 dubna 2000 Miloslav Druckmüller, Brno

Pamatujete? 6/7 dubna 2000 15/16 červenec 2000 Shlédnuta v Praze Miloslav Druckmüller, Brno

Pamatujete? 6/7 dubna 2000 15/16 červenec 2000 Martin Gembec, České Budějovice 31 březen/1 duben 2001

Pamatujete? 6/7 dubna 2000 15/16 červenec 2000 Miloslav Druckmüller, Brno 31 březen/1 duben 2001 22/23 říjen 2001

Pamatujete? 6/7 dubna 2000 15/16 červenec 2000 Miroslav Brož, Hradec Králové 31 březen/1 duben 2001 22/23 říjen 2001 5/6 listopad 2001

Pamatujete? 6/7 dubna 2000 15/16 červenec 2000 Josef Jíra, Rokycany 31 březen/1 duben 2001 22/23 říjen 2001 5/6 listopad 2001 29/30 květen 2003

Pamatujete? 6/7 dubna 2000 15/16 červenec 2000 Tomáš Tržický, Praha 31 březen/1 duben 2001 22/23 říjen 2001 5/6 listopad 2001 29/30 květen 2003 30/31 říjen 2003

Pamatujete? 6/7 dubna 2000 15/16 červenec 2000 Michal Švanda, Praha 31 březen/1 duben 2001 22/23 říjen 2001 5/6 listopad 2001 29/30 květen 2003 30/31 říjen 2003 20/21 listopad 2003

Pamatujete? 6/7 dubna 2000 15/16 červenec 2000 Michal Švanda, Praha 31 březen/1 duben 2001 22/23 říjen 2001 5/6 listopad 2001 29/30 květen 2003 30/31 říjen 2003 20/21 listopad 2003 9/10 listopad 2004 Hlášení z Kletě

Pamatujete? 21/22 leden 2005 Petr Pazour, Praha

Pamatujete? 21/22 leden 2005 14/15 prosinec 2006 Slabá M. Gembec Jablonec Petr Pazour, Praha

Pamatujete? 21/22 leden 2005 14/15 prosinec 2006 Slabá M. Gembec Jablonec Martin Fiedler, Lužické hory 5/6 srpen 2011

Pamatujete? 21/22 leden 2005 14/15 prosinec 2006 Slabá M. Gembec Jablonec Martin Gembec, Jablonec nad Nisou 5/6 srpen 2011 26/27 září 2011

Čeho se nejvíce bojíme? Rozpad energetických sítí Sítě běží téměř na maximum kapacity Firmy mají jen málé marginy na zdokonalování/posilování Vážné poškození by se napravovalo roky Rozpad komunikací Komunikační družice lze bránit proti sluneční aktivitě jen omezeně Jediná ochrana flotila náhradních družic připravených ke startu Kolaps bezhotovostního obchodu Kolaps mezinárodního obchodu Kolaps dopravy Zásobování

Obrana transformátorů Kondenzátor blokující stejnosměrný proud a propouštějící vysokofrekvenční střídavý Účinné, ale drahé Nízký odpor (méně než 8 Ohmů) vložený do uzemnění transformátoru Geomagnetické indukované proudy vstupují přes uzemnění Odpor zablokuje cca 70% GIC Operační taktika Náhradní transformátory, vypínání

Harmonogram zkázy (pro US) Pravděpodobnost: 1:500 za rok (odhad NASA) Rozpad elektrické sítě 90 sekund 300 transformátorů zničeno, 130 milionů lidí bez proudu Následuje rozpad bezhotovnostního trhu Zásobování pitnou vodou dny Zdravotní péče cca 72 hodin Zásobování potravinami méně než týden Základní obnova cca měsíc Instalace klíčových transformátorů z náhradních dílů Klíčové transformátory jsou zakázkové zboží, instalace jednoho trvá cca týden, výroba cca rok. Bude co přifázovat? Uhelná elektrárna zásoba na 30 dní Plná obnova alespoň čtyři roky (ale spíš deset let) Celková škoda: triliony dolarů

Zabije nás sluneční aktivita? NE Biosféra Země již lecjaké vrtochy Slunce přežila Žádná hromadná vymírání nejsou spojována se sluneční aktivitou (jiné vlivy dopady planetek, sopečná činnost, výbuch supernovy lze ztotožnit) Kolaps civilizace? Možná, je docela pravděpodobný Vliv na podnebí Vyšší aktivita o cca 0,1 % vyšší ohřev, dlouhodobý vliv Minima aktivity = ochlazení, maxima aktivity = oteplení