Odhalená tajemství slunečních skvrn

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

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

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

Sluneční magnetismus. Michal Švanda Sluneční fyzika LS 2014/2015

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

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

Slunce zdroj energie pro Zemi

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

Cesta do nitra Slunce

7. Rotace Slunce, souřadnice

SLUNCE. 5. lekce Bára Gregorová a Ondrej Kamenský

Klasifikace slunečních skvrn. 3. lekce Ondrej Kamenský a Bára Gregorová

Astronomie Sluneční soustavy II. Slunce. Jan Ebr Olomouc,

Numerické simulace v astrofyzice

Roztřeseným pohledem na jinak obyčejnou hvězdu za humny

Slunce nejbližší hvězda

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

SLUNCE A JEHO POZOROVÁNÍ III

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

Slunce - otázky a odpovědi

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

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

Základy spektroskopie a její využití v astronomii

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

Spektrum. Spektrum. zisk rozkladem bílého světla

Úvod do fyziky plazmatu

Pulzující proměnné hvězdy. Marek Skarka

Železné lijáky, ohnivé smrště. Zdeněk Mikulášek

ZÁŘENÍ V ASTROFYZICE

Základní jednotky v astronomii

B. Hvězdy s větší hmotností spalují termojaderné palivo pomaleji,

Základní charakteristiky

základy astronomie 2 praktikum 5 Dynamická paralaxa hvězd

Příspěvek k numerické extrapolaci koronálních magnetických polí

Sluneční fotosféra: Pohybová dynamika mnoha tváří I.

1. Slunce jako hvězda

Slunce, erupce, ohřev sluneční koróny

Stručný úvod do spektroskopie

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

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

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

Systémy pro využití sluneční energie

VY_32_INOVACE_08.Fy.9. Slunce

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

O původu prvků ve vesmíru

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

Cyklický vývoj magnetické helicity

Studium časového vývoje erupcí v čarách vodíku a vápníku

Datová analýza. Strana 1 ze 5

Základy Mössbauerovy spektroskopie. Libor Machala

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

pohyb hvězdy ve vesmírném prostoru vlastní pohyb hvězdy pohyb, změna, souřadné soustavy vzhledem ke stálicím precese,

Chemické složení vesmíru

Obnovitelné zdroje energie Budovy a energie

Kosmické záření a jeho detekce stanicí CZELTA

VÝUKOVÁ AKTIVITA Výpočet sluneční aktivity. Wolfovo číslo.

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

Vývoj Slunce v minulosti a budoucnosti

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

Základy magnetohydrodynamiky. aneb MHD v jedné přednášce?! To si snad děláte legraci!

Odhad změny rotace Země při změně poloměru


SLUNCE A JEHO POZOROVÁNÍ I FYZIKA PLAZMATU

Topologie rychlostního pole v různých vývojových fázích aktivní oblasti

Dynamika tekutin popisuje kinematiku (pohyb částice v času a prostoru) a silové působení v tekutině.

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

Role magnetického pole při strukturování bílé koróny (interpretace pozorování zatmění z Angoly 2001)

Balmerova série. F. Grepl 1, M. Benc 2, J. Stuchlý 3 Gymnázium Havlíčkův Brod 1, Gymnázium Mnichovo Hradiště 2, Gymnázium Šumperk 3

Astronomie jednoduchými prostředky. Miroslav Jagelka

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

Ukázkové řešení úloh ústředního kola kategorie EF A) Úvodní test

Úvod. Zatmění Slunce 2006

ELT1 - Přednáška č. 6

ČLOVĚK A ROZMANITOST PŘÍRODY VESMÍR A ZEMĚ. GRAVITACE

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

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

Otázky pro samotestování. Téma1 Sluneční záření

Slunce a jeho vliv na Zemi

NUMERICKÝ MODEL NESTACIONÁRNÍHO PŘENOSU TEPLA V PALIVOVÉ TYČI JADERNÉHO REAKTORU VVER 1000 SVOČ FST 2014

VY_32_INOVACE_FY.19 VESMÍR

očekávaný výstup ročník 7. č. 11 název

i j antisymetrický tenzor místní rotace částice jako tuhého tělesa. Každý pohyb částice lze rozložit na translaci, deformaci a rotaci.

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

VÝUKOVÝ MATERIÁL VÝUKOVÝ MATERIÁL VÝUKOVÝ MATERIÁL

Vlny ve sluneční atmosféře. Petr Jelínek

J i h l a v a Základy ekologie

Mgr. Jan Ptáčník. Elektrodynamika. Fyzika - kvarta! Gymnázium J. V. Jirsíka

Tělesa sluneční soustavy

Astronomie Sluneční soustavy I. PřF UP, Olomouc,

Role magnetického pole při strukturování bílé koróny (interpretace pozorování zatmění z Angoly 2001)

Sluneční soustava OTEVŘÍT. Konec

Hvězdný vítr. Ústav teoretické fyziky a astrofyziky Masarykova univerzita, Brno

Mechanizmy hvězdné proměnnosti

TERMOMECHANIKA 15. Základy přenosu tepla

Theory Česky (Czech Republic)

Projekt podpořený Operačním programem Přeshraniční spolupráce Slovenská republika Česká republika

Šíření tepla. Obecnéprincipy

PROCESY V TECHNICE BUDOV 11

OBSAH 1 Úvod Fyzikální charakteristiky Zem Referen ní plochy a soustavy... 21

M. Sobotka, Astronomický ústav AV ČR, Ondřejov,

Transkript:

Odhalená tajemství slunečních skvrn Michal Řepík info@michalrepik.cz www.michalrepik.cz Hvězdárna a planetárium hlavního města Prahy 23. 11. 2015

Obsah Slunce jako hvězda Struktura slunečního nitra a atmosféry Pozorování a popis slunečních skvrn Co přinesla pozorování? Popis slunečních skvrn Magnetické pole Slunce a sluneční skvrny Model generace magnetického pole Fyzikální modely slunečních skvrn Modelování slunečních skvrn

Struktura slunečního nitra a atmosféry Obsah Slunce jako hvězda Struktura slunečního nitra a atmosféry Pozorování a popis slunečních skvrn Co přinesla pozorování? Popis slunečních skvrn Magnetické pole Slunce a sluneční skvrny Model generace magnetického pole Fyzikální modely slunečních skvrn Modelování slunečních skvrn

Slunce jako hvězda Pozorování a popis slunečních skvrn Magnetické pole Slunce a sluneční skvrny Struktura slunečního nitra a atmosféry Základní fyzikální parametry Slunce Hmotnost: Poloměr: Hustota: Zářivý výkon: Povrchová teplota: Tíhové zrychlení: Úniková rychlost: Stáří: M = 1, 9891 1030 kg R = 695 980 km = 1 400 kg m 3 L = 3, 86 1026 W Teff = 5785 K g = 274 m s 2 v = 6, 17 105 m s 1 4, 6 109 let Radiální stratifikace Slunce Jádro: Termonukleární reakce, přeměna vodíkových jader na jádra helia. Sluneční neutrina, fotony gama záření. Vrstva v zářivé rovnováze: Přenos energie zářením, srážky fotonů s pozaďovou látkou (random walk). Konvektivní vrstva: Přenos energie prouděním, teorie směšovací délky. Sluneční atmosféra: Fotosféra, Chromosféra, Přechodová vrstva, Koróna; nelze chápat jako oddělené vrstvy.

Slunce jako hvězda Pozorování a popis slunečních skvrn Magnetické pole Slunce a sluneční skvrny Struktura slunečního nitra a atmosféry Fotosféra Nejhlubší a nejhustší vrstva hvězdné atmosféry, z níž uniká do vesmíru převážná část záření. Tloušťka přibližně 300 km. Teplota 6 000 K. Pozorujeme: okrajové ztemnění granulaci sluneční skvrny fakulová pole Fotosféra ve vysokém rozlišení (La Palma) Detail granulace ( 1000 km) a intergranulárního prostoru

Struktura slunečního nitra a atmosféry Granulace ve vysokém rozlišení (La Palma)

Slunce jako hvězda Pozorování a popis slunečních skvrn Magnetické pole Slunce a sluneční skvrny Struktura slunečního nitra a atmosféry Supergranule Horké plazma z nitra vystupuje ve středu supergranule a proudí k okrajům, kde klesá. Rozměr 30 000 km, životnost 24 h. Horizontální proudění ( 0, 4 km s 1 ) ze středu k okrajům s sebou unáší magnetické siločáry. Projevují se v mechanismech vzniku slunečních skvrn. Projev konvekce z hloubek, nebo jiný mechanismus vzniku? Sluneční dopplerogram pořízený vesmírným kombajnem SOHO. Animace zobrazuje supergranule, oscilační p-mody a zjevný je i signál sluneční rotace.

Co přinesla pozorování? Obsah Slunce jako hvězda Struktura slunečního nitra a atmosféry Pozorování a popis slunečních skvrn Co přinesla pozorování? Popis slunečních skvrn Magnetické pole Slunce a sluneční skvrny Model generace magnetického pole Fyzikální modely slunečních skvrn Modelování slunečních skvrn

Co přinesla pozorování? Rotace Slunce Systematickým pozorováním slunečních skvrn byla objevena sluneční rotace. Slunce nerotuje jako pevné těleso (Země), ale má diferenciální rotaci. Úhlová rychlost rotace ω závisí na heliografické šířce. Na rovníku Slunce rotuje rychleji ( 25 dnů) než na pólech ( 35 dnů). Moderní metody helioseismologie umožňují v současné době zkoumat podpovrchový pohyb plazmatu v konvektivní zóně (sub-surface weather). Diferenciální rotace se projevuje pouze v konvektivní vrstvě. Blíže k jádru Slunce rotuje jako pevné těleso. Společně s rotací vznikají podpovrchová proudění, mezi nimiž má zásadní význam meridionální cirkulace. Ta může být odpovědná za migraci skvrn v průběhu cyklu aktivity.

Co přinesla pozorování? Sluneční cyklus Relativní číslo (Index sluneční aktivity) Nechť g je počet skupin slunečních skvrn a f je celkový počet skvrn, potom R = k(10g + f), kde k je pozorovatelova konstanta (závislá na typu přístroje), je relativní číslo.

Co přinesla pozorování? Magnetické pole Slunce Zeemanův efekt: rozštěpení spektrálních čar vlivem přítomnosti magnetického pole. Magnetický sluneční cyklus Přibližně pravidelné kolísání sluneční aktivity s periodou kolem 11 let. Fyzikálním základem je 22-letý cyklus (Haleův) změn polarity celkového m-pole Slunce. Sluneční magnetogram: mapa rozložení intenzity a polarity magnetického pole. Vynořování slunečních skvrn na sekvenci magnetogramů.

Popis slunečních skvrn Obsah Slunce jako hvězda Struktura slunečního nitra a atmosféry Pozorování a popis slunečních skvrn Co přinesla pozorování? Popis slunečních skvrn Magnetické pole Slunce a sluneční skvrny Model generace magnetického pole Fyzikální modely slunečních skvrn Modelování slunečních skvrn

Popis slunečních skvrn Základní stavba slunečních skvrn Umbra: tmavý střed Penumbra: vlásčité okolí Vybrané jevy ve slunečních skvrnách Póra: skvrna bez penumbry Moat: tok od penumbry ven Evershedův jev: systematický tok v penumbře Wilsonova deprese: umbra ve větší hloubce než penumbra Vývoj osamocené sluneční skvrny ve vysokém rozlišení (La Palma). Obří skupina skvrn NOAA 2192 pozorovatelná ve druhé polovině října roku 2014.

Popis slunečních skvrn Jemná struktura Umbrální jádra Umbrální body Penumbrální zrna Penumbrální vlákna Světelné mosty

Popis slunečních skvrn Magnetická klasifikace α: unipolární skupina β: bipolární skupina β γ: komplexní bipolární skupina γ: multipolární skupina δ: podvojná skupina β δ β γ δ γ δ McIntoshova klasifikace Magnetogram skupiny NOAA 2192, 22. říjen 2014. Zkonkrétníhotypuskupinyslunečníchskvrn můžeme usuzovat na erupční aktivitu dané oblasti.

Model generace magnetického pole Obsah Slunce jako hvězda Struktura slunečního nitra a atmosféry Pozorování a popis slunečních skvrn Co přinesla pozorování? Popis slunečních skvrn Magnetické pole Slunce a sluneční skvrny Model generace magnetického pole Fyzikální modely slunečních skvrn Modelování slunečních skvrn

Model generace magnetického pole Magnetohydrodynamické dynamo Rotující těleso s elektricky vodivým fluidem může indukcí ve spojení s magnetickým polem indukovat takový proud, který generuje totéž magnetické pole. Na dně konvektivní vrstvy, v tachoklině. ω-efekt: Diferenciální rotace natahuje a zakrucuje siločáry dipólového (poloidálního) pole. Vzniká silné prstencové (toroidální) magnetické pole se siločarami ve směru rovnoběžek. α-efekt: Konvektivní proudy vynášejí nahoru části toroidálního pole a vytvářejí smyčky. Ty se začnou slévat a postupně vytvoří poloidální pole. Proces se opakuje. Toroidální a poloidální složky jsou na Slunci současně. Několik matematických modelů. Toroidální komponenta magnetického pole je zodpovědná za vznik aktivních oblastí.

Fyzikální modely slunečních skvrn Obsah Slunce jako hvězda Struktura slunečního nitra a atmosféry Pozorování a popis slunečních skvrn Co přinesla pozorování? Popis slunečních skvrn Magnetické pole Slunce a sluneční skvrny Model generace magnetického pole Fyzikální modely slunečních skvrn Modelování slunečních skvrn

Slunce jako hvězda Pozorování a popis slunečních skvrn Magnetické pole Slunce a sluneční skvrny Fyzikální modely slunečních skvrn Vznik slunečních skvrn Část prstencové silotrubice ležící v konvektivní vrstvě se vyboulí nahoru, vzniklá smyčka protne na dvou místech fotosféru a dá tak vzniknout vedoucí a zadní části skupiny skvrn s opačnými polaritami. Magnetické pole znemožňuje ohřev dané oblasti. Teplota ve skvrně je 4 500 K. M-pole ve středu skvrny dosahuje 0, 3 T. Životnost od několika hodin do několika měsíců. Velikost 1 100 Mm. Mnoho matematických modelů: Monolitická silotrubice, Svazkový model

Modelování slunečních skvrn Obsah Slunce jako hvězda Struktura slunečního nitra a atmosféry Pozorování a popis slunečních skvrn Co přinesla pozorování? Popis slunečních skvrn Magnetické pole Slunce a sluneční skvrny Model generace magnetického pole Fyzikální modely slunečních skvrn Modelování slunečních skvrn

Modelování slunečních skvrn Matthias Rempel a kol. (High Altitude Observatory) Simulace jedné skvrny i páru slunečních skvrn různé penumbry. Složitost výpočtů, tisíce procesorů. Časová doba simulace postihuje až 24 48 hodin Různé hloubky až do 16 Mm Simulace vynořování skvrn. Použití numerického modelu pro inverzní úlohy v lokální helioseismologii. Kvalita výsledků výpočtů je silně závislá na kvalitě použitého algoritmu a možnostech počítače. Pokud by se trvale drželo tempo vývoje výpočetní techniky, dospějeme do stavu, který by byl pro sluneční modely uspokojivý, za přibližně 135 let.

Modelování slunečních skvrn Rempel et al.: Simulace páru slunečních skvrn včetně jemné struktury fotosféra.

Modelování slunečních skvrn Rempel et al.: Simulace páru slunečních skvrn včetně jemné struktury magnetogram.

Modelování slunečních skvrn Rempel et al.: Simulace vynořování páru slunečních skvrn včetně jemné struktury fotosféra.

Modelování slunečních skvrn Rempel et al.: Simulace vynořování páru slunečních skvrn včetně jemné struktury magnetogram.