Cesta do nitra Slunce



Podobné dokumenty
Slunce jako hvězda. Michal Švanda Astronomický ústav AV ČR Astronomický ústav UK

Roztřeseným pohledem na jinak obyčejnou hvězdu za humny

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

Slunce zdroj energie pro Zemi

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

7. Rotace Slunce, souřadnice

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

Odhalená tajemství slunečních skvrn

Projekt podpořený Operačním programem Přeshraniční spolupráce Slovenská republika Česká republika

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

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

1. Slunce jako hvězda

Pulzující proměnné hvězdy. Marek Skarka

B. Hvězdy s větší hmotností spalují termojaderné palivo pomaleji,

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

9. Astrofyzika. 9.4 Pod jakým úhlem vidí průměr Země pozorovatel na Měsíci? Vzdálenost Měsíce od Země je km.

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

Železné lijáky, ohnivé smrště. Zdeněk Mikulášek

Modelování anelastické odezvy vlastních kmitů zemětřesení v Chile 2010

Zajímavé vlastnosti sluneční atmosféry: magnetická a rychlostní pole

Jemná struktura slunečních skvrn. Michal Sobotka Astronomický ústav AV ČR, Ondřejov

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

= 2π/λ h. je charakteristický rozměr vlnového. (kde λ h

SLUNCE A JEHO POZOROVÁNÍ III

ZÁŘENÍ V ASTROFYZICE

Vývoj Slunce v minulosti a budoucnosti

Nejdůležitější pojmy a vzorce učiva fyziky II. ročníku

Základní jednotky v astronomii

vysokoteplotního plazmatu na tokamaku GOLEM

Fyzika pro 6.ročník. mezipředmětové vztahy. výstupy okruh učivo dílčí kompetence. poznámky. Ch8 - atom

Kroužek pro přírodovědecké talenty I lekce 3 SLUNEČNÍ SOUSTAVA

Terestrické exoplanety. Co víme o jejich vnitřní struktuře?

Fyzika pro 6.ročník. výstupy okruh učivo mezipředmětové vztahy poznámky. Stavba látek-vlastnosti, gravitace, částice, atomy a molekuly

O tom, co skrývají centra galaxíı. F. Hroch. 26. březen 2015

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

Fyzika pro 6.ročník. Stavba látek-vlastnosti, gravitace, částice, atomy a molekuly. Elektrické vlastnosti látek, el.

Slunce - otázky a odpovědi

Spektrum. Spektrum. zisk rozkladem bílého světla

Měsíc přirozená družice Země

Numerické simulace v astrofyzice

Nitro a vývoj hvězd Miroslav Brož, Hvězdárna a planetáriu m Hradec Králové, AÚ MFF UK,

Slunce, erupce, ohřev sluneční koróny

Světlo 1) Světlo patří mezi elektromagnetické vlnění (jako rádiový signál, Tv signál) elmg. vlnění = elmg. záření

Koróna, sluneční vítr

Sluneční magnetismus. Michal Švanda. Astronomický ústav MFF UK Astronomický ústav AV ČR. Sluneční fyzika ZS 2011/2012

Rychlost světla a její souvislost s prostředím

Astronomie Sluneční soustavy II. Slunce. Jan Ebr Olomouc,

Optika. Co je světlo? Laser vlastnosti a využití. Josef Štěpánek Fyzikální ústav MFF UK

SLUNCE A JEHO POZOROVÁNÍ I FYZIKA PLAZMATU

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/

Fyzika 6. ročník. přesahy, vazby, mezipředmětové vztahy průřezová témata. témata / učivo. očekávané výstupy RVP. očekávané výstupy ŠVP

Tranzity exoplanet. Bc. Luboš Brát

základy astronomie 2 praktikum 5 Dynamická paralaxa hvězd

Chemické složení vesmíru

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

Astronomie Sluneční soustavy I. PřF UP, Olomouc,


Od kvantové mechaniky k chemii

Název testu: /01 Test na učebně prez. Fyzika LS 10/11

VLNOVÁ OPTIKA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Optika - 3. ročník

Sluneční soustava OTEVŘÍT. Konec

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

Fyzika, maturitní okruhy (profilová část), školní rok 2014/2015 Gymnázium INTEGRA BRNO

10.1 Šíření světla, Fermatův princip, refrakce

Exoplanety. Lekce 14 Lenka Zychová, Miroslav Jagelka

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

SLUNCE. 5. lekce Bára Gregorová a Ondrej Kamenský

VY_32_INOVACE_FY.19 VESMÍR

Země jako dynamické těleso. Martin Dlask, MFF UK

4. V jednom krychlovém metru (1 m 3 ) plynu je 2, molekul. Ve dvou krychlových milimetrech (2 mm 3 ) plynu je molekul

Úskalí modelování vlastních kmitů

Základní škola, Ostrava Poruba, Bulharská 1532, příspěvková organizace

Venuše druhá planeta sluneční soustavy

Charakteristiky optického záření

VY_32_INOVACE_08.Fy.9. Slunce

ČLOVĚK A ROZMANITOST PŘÍRODY VESMÍR A ZEMĚ. GRAVITACE

4. Z modové struktury emisního spektra laseru určete délku aktivní oblasti rezonátoru. Diskutujte,

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: Lasery - druhy

Slunce nejbližší hvězda

MĚŘENÍ VLNOVÝCH DÉLEK SVĚTLA MŘÍŽKOVÝM SPEKTROMETREM

Povrchová teplota na kamenných exoplanetách. Michaela Káňová pod vedením RNDr. Marie Běhounkové, Ph.D.

hvězdy základní stavební kameny ve vesmíru vzdálené světy jak je studovat?

Nabídka vybraných pořadů

R2.213 Tíhová síla působící na tělesa je mnohem větší než gravitační síla vzájemného přitahování těles.

Theory Česky (Czech Republic)

Vnitřní život krátkoperiodických exoplanet

Měření vlnové délky spektrálních čar rtuťové výbojky pomocí optické mřížky

GEODÉZIE II. metody Trigonometrická metoda Hydrostatická nivelace Barometrická nivelace GNSS metoda. Trigonometricky určen. ení. Princip určen.

08 - Optika a Akustika

ASTRONOMICKÉ informace - 3/2010 Hvězdárna v Rokycanech, Voldušská 721, Rokycany

S v ě telné jevy. Optika - nauka - o světle, jeho vlastnostech a účincích - o přístrojích, které jsou založeny na zákonech šíření světla

základy astronomie 1 praktikum 10. Vlastnosti exoplanet

Kroužek pro přírodovědecké talenty I lekce 3 SLUNEČNÍ SOUSTAVA

Stručný úvod do spektroskopie

Jak najdeme a poznáme planetu, kde by mohl být život?

Číslo materiálu Předmět ročník Téma hodiny Ověřený materiál Program

MODERNÍ METODY CHEMICKÉ FYZIKY I lasery a jejich použití v chemické fyzice Přednáška 5

Základy spektroskopie a její využití v astronomii

[GRAVITAČNÍ POLE] Gravitace Gravitace je všeobecná vlastnost těles.

Obecná teorie relativity pokračování. Petr Beneš ÚTEF

Transkript:

Cesta do nitra Slunce Jeden den s fyzikou MFF UK, 7. 2. 2013 Michal Švanda Astronomický ústav MFF UK

Chytří lidé řekli Už na první pohled se zdá, že vnitřek Slunce a hvězd je méně dostupný vědeckému zkoumání než jakákoli jiná oblast vesmíru. Naše dalekohledy mohou zkoumat vzdálenější a vzdálenější hlubiny vesmíru, ale jak lze vůbec získat nějakou povědomost o tom co je skryto pod tak důkladnými překážkami? Jaký přístroj je schopen proniknout svrchními vrstvami hvězdy a zjistit jaké podmínky panují uvnitř? Sir Arthur Eddington, 1926 2

Co je to Slunce? Hvězda 150 mil km daleko Hmotnost Sluneční soustavy ~ hmotnost Slunce Obklopeno heliosférou Sféra vlivu končí někde ve vzdálenosti 2 světelných let Hmotnost 2 10 30 kg Poloměr 700 000 km Svítivost 4 10 26 W Chemicky H (74 %), He (24 %) a kovy Průměrná hustota 1,4 voda Gravitační zrychlení 27,9g Povrchová teplota 5780 K Teplota ve vysoké atmosféře 5 MK Perioda rotace 25 d na rovníku 3

Co je hvězda? Objekt v hydrostatické rovnováze (=kulatý) vyrábějící si alespoň po část života energii termojadernou fúzí v jádře Hmotnost 0,01 100 Sluncí Teploty 2500 100 000 K Poloměr 10 km 1000 Sluncí Svítivost až 100 000 Sluncí 4

Hertzsprungův-Russelův diagram Základní diagnostický nástroj pro určování vlastností hvězd Hlavní posloupnost Hvězda během života po H-R diagramu cestuje I to lze využít k diagnostice 5

Jak (podle modelu) vypadá Slunce? 6

A co pozorujeme? Vyjma neutrin (omezení na teplotu jádra) máme nulovou přímou informaci z nitra už fotosféra je opticky tlustá Umíme pozorovat atmosféru Rozlišení až ~10 km lineárně s kadencí několika sekund Přehledová pozorování prakticky nepřetržitě 7

Dynamická atmosféra 8

Oscilace 180 Mm SDO/HMI, 12. května 2010, 00:00-06:00 UT, střed disku 9

Výkonové spektrum p 5 p 4 p 3 p 2 p 1 f konvekce 10

Filtrujeme vlny 11

Filtrujeme konvekci 12

Slunce jako rezonátor 1962 objev pětiminutových oscilací Slunce je 3-D rezonátor Pouze rezonanční mody se uchovají a jejich frekvence lze měřit velmi přesně Vertikální stratifikace různé body vnitřního obratu pro různé vlnové délky Každá vlna nese specifické informace o slunečním nitru Analýzou vln provádíme sondáž nitra 13

Seismologie prakticky Vozmistr provádí seismologii každý den Úderem kladívka excituje spektrum zvukových vln Má naučený rezonanční obraz zdravého kola odbržděného a zabržděného Libovolná porucha výsledný rezonanční obraz poruší vozmistr to pozná sluchem 14

Helioseismologie Změřené frekvence porovnání s frekvencemi vypočtenými z modelu Různé vlny jsou jinak citlivé na změny parametrů plazmatu v závislosti na poloze Některé vlny podléhají rotačnímu štěpení Z rozštěpení lze rotaci změřit Magnetické pole složitá interakce, v zásadě neprobádaná oblast Fázové posuny nízkofrekvenčních modů mapování magnetických polí na odvrácené straně Slunce 15

Mapování poruch v nitru Slunce Porucha v cestě vlny (tok plazmatu, zhustek, magnetické pole) ovlivní šíření vln změna frekvence a fáze, změna rychlosti šíření pozorujeme zpoždění/zrychlení Měření času šíření kroskorelací signálu ve dvou bodech Time-distance helioseismologie pozorovatel zdroj zdroj zdroj anomálie 16

Výsledky upřesnění slunečního modelu 17

Výsledky sluneční rotace Zářivé nitro jako pevné těleso Konvektivní obálka diferenciální rotace v šířce i hloubce Není jasné, jak vypadají polární oblasti V hloubce oblasti radiálního střihu na dně KZ a cca 5 % pod povrchem ideální prostředí pro sídlo dynama 18

Výsledky mnohaškálová dynamika plazmatu Prostorové rozlišení podstatně klesá s hloubkou Charakter konvekce je v podstatě neznámý hlouběji než 2 Mm Nepřímá měření naznačují, že bude možná třeba zcela změnit paradigma konvekce 19

Výsledky 3D struktura slunečních skvrn Nelze rozhodnout, jak vlastně vypadá sluneční skvrna Monolit vs. svazek trubic? Dvouteplotní struktura? Velmi složitá interakce zvukových vln s magnetickými poli znemožňuje provést inverzi helioseismických měření (nebo se musí ignorovat 90 % fyziky) Dvojitá konverze zvukových vln na pomalé a rychlé vlny na rozhraní, kde c s = c A 20

Helioseismologie shrnutí Helioseismologie (zatím) nenalezla rozpory se standardními modely slunečního nitra, naopak, vylučuje mnohé nestandardní (low Z jádro, vnitřní konvekce, ) Přispěla k vyřešení neutrinového problému V současnosti se jedná o standardní metodu slunečního výzkumu Pozorovací kombajny SOHO, SDO, pozorovací sítě BISON, GONG(+) Odklon od aproximace paprskovou optikou (ray approximation) k vlnovému popisu (single scattering, Born approximation) Je snaha výsledky zpřesňovat (nebo alespoň stanovit jejich přesnost) 21

Asteroseismologie V zásadě již dnes možná (a běžná) Oscilace z rychlé fotometrie projevy pouze vln s dlouhou vlnovou délkou Lze spojit s hledáním exoplanet tranzitní metodou Kepler, Corot, PLATO Hmotnost: 1,98 10 30 kg 2,19 10 30 kg Svítivost: 3,84 10 26 W 5,83 10 26 W Efektivní teplota: 5770 K 5790 K Teplota jádra: 15,7 MK 19 MK Hustota jádra: 152,7 g/cm 3 177,1 g/cm 3 Teplota KZ: 2,18 MK 1,89 MK Metalicita: 0,01694 0,0384 22

(Myslíme si, že) víme o nitru Slunce vše podstatné Je však třeba studovat detaily, které mohou hrát důležitou roli Několik málo nejasností Konvekce Magnetické pole Závěrem 23