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

Podobné dokumenty
1. Slunce jako hvězda

Zajímavé vlastnosti sluneční atmosféry: magnetická a rychlostní pole

Jak vyrobit monochromatické Slunce

Cesta do nitra Slunce

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

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

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

Roztřeseným pohledem na jinak obyčejnou hvězdu za humny

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

Koróna, sluneční vítr

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

Fotoelektrická měření magnetických a rychlostních polí. Miroslav Klvaňa, Astronomický ústav Akademie věd, observatoř Ondřejov

Odhalená tajemství slunečních skvrn

Slunce zdroj energie pro Zemi

Studium časového vývoje erupcí v čarách vodíku a vápníku

Hvězdná aktivita. Michal Švanda. Hvězdná aktivita. Hlavní rysy sluneční aktivity

Slunce ve vysokoenergetických oblastech spektra

Železné lijáky, ohnivé smrště. Zdeněk Mikulášek

Stručný úvod do spektroskopie

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

ZÁŘENÍ V ASTROFYZICE

Astronomie Sluneční soustavy II. Slunce. Jan Ebr Olomouc,

VY_32_INOVACE_08.Fy.9. Slunce

Spektrum. Spektrum. zisk rozkladem bílého světla

7. Rotace Slunce, souřadnice

SLUNCE. 5. lekce Bára Gregorová a Ondrej Kamenský

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

Numerické simulace v astrofyzice

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

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

DUM č. 19 v sadě. 12. Fy-3 Průvodce učitele fyziky pro 4. ročník

Elektromagnetické záření. lineárně polarizované záření. Cirkulárně polarizované záření

Světlo x elmag. záření. základní principy

Geometrické proměnné hvězdy (Extrinsic variable stars) Zákrytové proměnné hvězdy Rotující proměnné hvězdy

Základy spektroskopie a její využití v astronomii

Obnovitelné zdroje energie Budovy a energie

Polarizace čtvrtvlnovou destičkou

Slunce nejbližší hvězda

Slunce, erupce, ohřev sluneční koróny

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

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

Úvod do fyziky plazmatu

SLUNCE A JEHO POZOROVÁNÍ III

11. Koróna, sluneční vítr

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

Postupné, rovinné, monochromatické vlny v lineárním izotropním nemagnetickém prostředí

13. Spektroskopie základní pojmy

Sluneční fyzika. Vojtěch Sidorin. Praha,

Charakteristiky optického záření

Pulzující proměnné hvězdy. Marek Skarka

Základy Mössbauerovy spektroskopie. Libor Machala

O tom, co skrývají centra galaxíı. F. Hroch. 10. duben 2009

Sluneční magnetismus. Michal Švanda Sluneční fyzika LS 2014/2015

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


PŘEDCHOZÍ :: DALŠÍ :: OBSAH HISTORIE POZOROVATELNÉ OBJEKTY PŘÍSTROJE METODY AKTIVITA VÝSLEDKY SLUNCE DALEKOHLEDEM PŘEDNÁŠÍ: MICHAL ŘEPÍK

Elektromagnetické vlnění

Fyzika II. Marek Procházka Vlnová optika II

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

Urychlené částice z pohledu sluneční rentgenové emise

Mechanizmy hvězdné proměnnosti

Slunce - otázky a odpovědi

Mgr. Jan Ptáčník. Astronomie. Fyzika - kvarta Gymnázium J. V. Jirsíka

Projekt podpořený Operačním programem Přeshraniční spolupráce Slovenská republika Česká republika

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

Přednáška č.14. Optika

Kroužek pro přírodovědecké talenty I lekce 3 SLUNEČNÍ SOUSTAVA

OPTICKÉ JEVY V ATMOSFÉŘE. Přednáška pro U3V, MU Brno, 5. dubna 2018

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

Analýza dat a spektrálního rozlišení spektrometrů s řádkovými senzory

APO seminář 5: OPTICKÉ METODY v APO

Světlo jako elektromagnetické záření

Hvězdný diagram. statistika nuda je, má však cenné údaje. náhodný vzorek skupina osob. obdobně i ve světě hvězd!

Astronomie jednoduchými prostředky. Miroslav Jagelka

Hvězdný diagram. statistika nuda je, má však cenné údaje. obdobně i ve světě hvězd! náhodný vzorek skupina osob. sportovci na ZOH 2018

ZÁKLADNÍ ČÁSTI SPEKTRÁLNÍCH PŘÍSTROJŮ

Identifikace vzdělávacího materiálu VY_52_INOVACE_F.9.A.34 EU OP VK

DUM č. 20 v sadě. 12. Fy-3 Průvodce učitele fyziky pro 4. ročník

Měření a analýza mechanických vlastností materiálů a konstrukcí. 1. Určete moduly pružnosti E z ohybu tyče pro 4 různé materiály

- Rayleighův rozptyl turbidimetrie, nefelometrie - Ramanův rozptyl. - fluorescence - fosforescence

Hvězdný diagram. statistika nuda je, má však cenné údaje. náhodný vzorek skupina osob. obdobně i ve světě hvězd!

Objev gama záření z galaxie NGC 253

Fotoelektronová spektroskopie Instrumentace. Katedra materiálů TU Liberec

FYZIKA II. Marek Procházka 1. Přednáška

OPTIKA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Sekunda

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

Úvod do spektrálních metod pro analýzu léčiv

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

Mechanizmy hvězdné proměnnosti

Základy výpočetní tomografie

Digitální učební materiál

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

Základní charakteristiky

Vývoj Slunce v minulosti a budoucnosti

Kroužek pro přírodovědecké talenty I lekce 3 SLUNEČNÍ SOUSTAVA

Aplikace III. příprava prostorových stavů světla. využití digitální holografie. výpočet hologramu. t A. U + U ref. optická rekonstrukce.

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE

SLUNCE A JEHO POZOROVÁNÍ I FYZIKA PLAZMATU

CZ.1.07/2.2.00/ AČ (RCPTM) Spektroskopie 1 / 24

Chemické složení vesmíru

Transkript:

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

Slunce jako hvězda Spektrální třída G2, hlavní posloupnost 4,5 mld let, v nejlepších letech Ještě 6,4 mld let na hlavní posloupnosti Za cca 8 mld let jen bílý trpaslík M=1,98 1030 kg R=695 980 km L=3,84 1026 W Z=0,016 Teff=5770 K 2

Vnitřní struktura Slunce Jádro Zářivá vrstva Konvektivní vrstva Fotosféra Chromosféra (Přechodová vrstva) Koróna Rovnováha sil Modely nitra Helioseismologie 3

Sluneční pozorování V bílém světle Kresby/fotografie Spektrum Vysoké rozlišení Spektrální pozorování Speciální pozorování Magnetogramy Dopplergramy Vše s prostorovým i časovým rozlišením? Slunce jako hvězda? 4

Spektroskopické metody Dalekohled Vysoké rozlišení obvykle nepohyblivý s napájecím zařízením (heliostat, coelostat, turet, atd.) Velký průměr: málo světla! Adaptivní optika? Výběr spektrální oblasti Disperzní rozklad Bílé světlo se rozloží na spektrum (hranol, mřížka) Vybere se spektrální čára (např. natočením mřížky) Filtr Do optické cesty se postaví filtr omezující požadovanou spektrální oblast Záznam Celý disk? Skenování? Skenování ve spektru nebo v pozici nebo obojí? 5

Filtrogram vs. spektroheliogram Obojí pozorování zorného pole v dané spektrální čáře Filtrogram Přes filtr Celé zorné pole najednou Spektroheliogram Rekonstrukce ze spektra Skenováním, čili ne okamžitá informace Variabilní! 6

Sluneční spektrum 7

Lyotův filtr: jedna destička Dvojlom, fázový rozdíl mezi řádným a mimořádným přes kombinaci polarizátor+ dvojlomný krystal+polarizátor projde jen paprsek rovnoběžný s osou druhého polarizátoru A A cos cos = A cos cos 2 2 2 2 2 e J =, J=no ne 2 2 I = A cos 2 I max : =2k, =ej / k 8

Lyotův filtr: N destiček N destiček s tloušťkou e, 2e, 4e,... I N = A 2 cos2 ej / cos2 2 ej /...cos2 2N 1 e J / max =ej /k, ~2 N 1 ej /k 2 9

Lyotův filtr: průchozí světlo +široký rámcovací filtr 10

Stokesovy parametry EM pole s komponentami: i t i t E 1= A 1 e = 1 e i t, E 2= A 2 e = 2 e i t 1 2 1 2=0 => lineární, 1 2=± /2 => kruhová polarizace. Stokesovy parametry: I = 1 1 2 2 Q= 1 1 2 2 U = 1 2 2 1 1 T V = 1 2 2 1, X = 0 X t dt T 11

Polarigramy sluneční skvrny 12

Magnetogram Zeemanův jev klasicky : =± L=± eb me eℏ kvantovka : =±m gl B B, B= 2 me v CGS : [nm]=4,67 10 6 2 [nm] B [Gauss ] Podélně: 2 σ (kruhová polarizace), 1 π (lineární polarizace) Příčně: 2 σ (lineární polarizace) 13

Podélný vs. příčný Podélný Příčný 14

Měření rychlostí: dopplerovský kompenzátor Natočením destičky se posune čára tak, aby se vyrovnal signál na fotonásobičích měřících intenzitu ve spektru čáry Rychlost je úměrná úhlu natočení D v~ c 0 Používá se ve skenovacích magnetografech, signál se rychle vyhodnocuje 15

Měření ve spektrální čáře v praxi: MDI@SoHO 16

Vybrané aplikace Vybrané aplikace, které by nebyly možné bez spektroskopických metod 17

Sluneční aktivita Slunce = proměnná hvězda! Jasové změny celkově cca 0,1 %, mnohem větší v UV a X nebo rádiu Aktivita = soubor v čase proměnlivých jevů souvisejících s magnetickým polem Sluneční skvrny Protuberance Erupce CME a plazmové oblaky 18

Hvězdná aktivita? Jak by vypadala aktivita Slunce, kdybychom ho nedokázali rozlišit? Vápníková emise Magnetická pole Hα emise Chromosféra UV a rentgenová emise Koróna Rentgenové záblesky Erupce www.mtwilson.edu/hk 300 000 pozorování od 60tých let 19

Sluneční skvrny 20

Sluneční skvrna, odkud se bere? Magnetické pole se vynoří do fotosféry (ale sakra odkud se to bere?) Pokud se pole skloní o více než cca 70 stupňů, formuje penumbru Omezený tok tepla orientací pole Lorentzova síla Oblast vychládá rychleji Až o 1500 stupňů Komplikované pole formuje komplikovanou skupinu skvrn 21

Hvězdné skvrny Skvrna na povrchu změna profilu spektrální čáry dopplerovská tomografie Inverzní metoda z měřených profilů lze odvodit tvar a teplotu skvrn, které by tyto profily vyvolaly Je potřeba rychlá vysokodisperzní spektroskopie po dlouhou dobu, na rychle rotující hvězdy Lze to vůbec??? 22

Dopplerovské obrázky jiných hvězd 23

Budoucnost dopplerovské tomografie Prozatím mapy s nízkým rozlišením, až na výjimky AE Phe Rozvoj do budoucna automatické přístroje a automatické redukční rutiny Studium povrchových pohybů Důležité pro proces dynama Pozorování hvězdných skvrn pomůže pochopení těch slunečních 24

Koróna 25

Ohřev koróny? Fotosféra ~5000 K koróna ~2 MK Možnosti ohřevu Rozptyl zvukových vln způsobených konvekcí Disipace MHD vln Mikro-, nano-, piko-erupce Joulovo teplo z proudů podél magnetických smyček Stále poněkud záhada, ale důležité pro energetiku hvězdy Pochopení vyžaduje MHD simulace a pozorování s velmi velkým rozlišením Ukazuje se, že na malých škálách je hodně magnetických polí (mezigranulární prostory) 26

Hvězdné koróny Koróna řídká, horká, ionizovaná U horkých hvězd vzniká tlakem záření U chladných hvězd je za vznikem silné magnetické pole vypínající se nad fotosféru Vyzařuje v UV a X Zatmění Slunce? Měření mimo zemskou atmosféru XMM Newton, Chandra 27

YY Gem Dvojhvězda M-hvězd Součást 6-systému Castor 37 l.y. od Země 0,60 MS, 0,60 RS, 3800 K, P=19 h Trpaslíci významnější Xzdroje než hlavní hvězdy (A a K) 28

Sluneční erupce Sluneční erupce A X podle energie v RTG pásu (X: E>10 4 Wm 2) Maximum X50? E ~ 10 Wm 2 1. 9. 1859 (?) 4. 11. 2003 (>X20) Silnější erupce nedozírné následky (elektronika, ozón,...) Fyzika: Rekonexe magnetického pole 29

Sluneční erupce video 30

Pulsující hvězdy Hvězdy nejsou statické, ale dynamické Různé mechanismy pulsací Záklopkové Vnitřní nestability Radiální neradiální Informace o vnitřní struktuře 31

Helioseismologie Perspektivní metoda sluneční výzkumu Stále ve vývoji od cca 60tých let Sledování odezvy hydrodynamických vln Inverzí pozorování informace o poruchách, které ovlivňují šíření těchto vln Struktura nitra, podpovrchové toky, dění na odvrácené straně Globální lokální 32

Asteroseismologie Obdoba helioseismologie, pouze globální Struktura hvězd slunečního typu Mnohé jiné typy hvězd Málo exemplářů (data) 33

Slunce vs. α Centauri A Hmotnost: Svítivost: Efektivní teplota: Teplota jádra: Hustota jádra: Teplota KZ: Metalicita: 1,98 1030 kg 3,84 1026 W 5770 K 15,7 MK 152,7 g/cm3 2,18 MK 0,01694 2,19 1030 kg 5,83 1026 W 5790 K 19 MK 177,1 g/cm3 1,89 MK 0,0384 34