Sončna aktivnost - kaj je to?

V vzdušju Sonca prevladuje čudovit ritem plimovanja in moči delovanja. Sunspotovi, katerih največja je vidna tudi brez teleskopa, so področja izredno močnega magnetnega polja na površini svetilke. Tipična zrela točka je bela barva in ima obliko marjetice. Sestoji iz temnega osrednjega jedra, imenovanega senca, ki je zanke magnetnega toka, ki se navpično pojavlja od spodaj, in lažji obroč vlaken okoli njega, imenovan penumbra, v katerem se magnetno polje razteza navzven horizontalno.

Sunspots

V začetku dvajsetega stoletja. George Ellery Hale, ki je opazoval sončno aktivnost v realnem času s svojim novim teleskopom, je ugotovil, da je spekter točk podoben spektru hladnih rdečih zvezd M. Tako je pokazal, da je senca temna, ker je njegova temperatura le okoli 3000 K, kar je veliko manj kot 5800 K okoliške fotofere. Magnetni in plinski tlak na mestu samem mora uravnotežiti okolico. Hraniti mora tako, da je notranji tlak plina bistveno nižji od zunanjega tlaka. Na "kul" področjih so intenzivni procesi. Sunspots se ohladijo z zaviranjem z močnim poljem konvekcije, ki prenaša toploto od spodaj. Zaradi tega je spodnja meja njihove velikosti 500 km. Majhne pike hitro segrevajo okoliško sevanje in se uničijo.

Kljub odsotnosti konvekcije je v mestih veliko organiziranega gibanja, večinoma v polotoku, kjer ga dovoljujejo vodoravne linije polja. Primer tega premika je Eversweetov učinek. Ta tok s hitrostjo 1 km / s na zunanji polovici penumbre, ki se razteza čez njo v obliki premikajočih se predmetov. Slednje so elementi magnetnega polja, ki potujejo navzven skozi območje okoli mesta. V kromosferi nad njo se vzvratni tok Evereshed pojavlja v obliki spirale. Notranja polovica penumbra se premika proti senci.

V soncnih poteh so tudi nihanja. Ko se del fotofere, znan kot "lahki most", prečka senco, se opazuje hiter vodoravni tok. Čeprav je polje sence preveč močno, da omogoča gibanje, ki je nekoliko večje v kromosferi, se pojavijo hitra nihanja s časom 150 s. Nad penumbra so opazili tako imenovane. Potujoči valovi, radialno navzven s časom 300 sekund.

Število sončnih pik

Sončna dejavnost sistematično prehaja skozi celotno površino svetilke med 40 ° širino, kar kaže na globalno naravo tega pojava. Kljub znatnim nihanjem cikla je v celoti navdušujoč, kar potrjuje tudi uveljavljen red v številčnem in širšem položaju točk.

Na začetku obdobja se število skupin in njihova velikost hitro povečujeta, dokler po 2-3 letih ne dosežemo maksimalnega števila, leto kasneje pa največjo površino. Povprečna življenjska doba skupine je približno en vrtenje Sonca, vendar majhna skupina lahko traja samo en dan. Največje skupine točk in največje izbruhe se običajno pojavijo 2 ali 3 leta po tem, ko dosežejo mejo števila sunspot.

Morda videz do 10 skupin in 300 točk in ena skupina znaša do 200. Potek cikla je lahko nepravilen. Tudi v bližini maksimalnega števila se lahko začasno zmanjša število pik.

11-letni cikel

Število pik povrne na najmanj približno vsakih 11 let. V tem času na Soncu obstaja nekaj manjših podobnih oblik, običajno na nizkih geografskih širinah, in za več mesecev so lahko odsotni v celoti. Nove točke se začnejo pojavljati na višjih širinah, med 25 ° in 40 °, s polariteto, ki je nasprotna prejšnjemu ciklu.

Ob istem času so lahko na visokih latitudah nove stene in stare na nizkih geografskih širinah. Prve točke novega cikla so majhne in živijo le nekaj dni. Ker je čas rotacije 27 dni (dlje v višjih širinah), se običajno ne vrnejo in novejše so bližje ekvatorju.

Za 11-letni cikel je konfiguracija magnetne polaritete skupin točk enaka na določeni polobli, v drugi polobli pa v nasprotni smeri. Spreminja se v naslednjem obdobju. Tako lahko nove točke na visokih geografskih širinah na severni polobli pozitivni polariteto in poznejše negativne po njej, medtem ko bodo skupine iz prejšnjega cikla na nizki širini imele nasprotno usmeritev.

Postopoma izginjajo stare pike, nove se pojavljajo v velikem številu in velikostih na nižjih širinah. Njihova porazdelitev ima obliko metulja.

Celoten cikel

Ker se konfiguracija magnetne polaritete skupin sončnih žarkov spreminja vsakih 11 let, se vrača na isto vrednost vsakih 22 let, to obdobje pa velja za obdobje celotnega magnetnega cikla. Na začetku vsakega obdobja je skupno polje Sonca, ki ga določi dominantno polje na polu, enako polariteto kot pike prejšnjega. Ker so aktivne regije zlomljene, se magnetni tok razdeli na odseke s pozitivnim in negativnim znakom. Ko se na isti coni pojavijo in izginejo veliko točk, se oblikujejo velike unipolarne regije z enim ali drugimi znaki, ki se premikajo v ustrezen pol sunca. Med vsakim minimumom pol polmera na tej polobli prevladuje na polih, to polje pa je vidno z Zemlje.

Ampak, če so vsa magnetna polja uravnotežena, kako delijo v velike unipolarne regije, ki nadzirajo polarno polje? Na to vprašanje ni bilo odgovorjeno. Polja, ki se približujejo polom, se rotirajo počasneje kot sončne pare v ekvatorialni regiji. Na koncu, šibka polja dosežejo drog in preusmerijo prevladujoče polje. S tem se spremeni polarnost, ki bi jo morali voditi na novih mestih, s čimer se nadaljuje 22-letni cikel.

Zgodovinski dokazi

Čeprav je bil cikel sončne aktivnosti že več stoletij precej reden, so opazili tudi njegove pomembne razlike. V letih 1955-1970 na severnem polotoku je bilo veliko večje točke, leta 1990 pa na južni polobli. Dva cikla, dosežena leta 1946 in 1957, sta bili največji v zgodovini.

Angleški astronom Walter Maunder je odkril dokaz o obdobju nizke sončne magnetne aktivnosti, kar kaže, da je bilo med leti 1645 in 1715 zelo malo pik. Čeprav je bil ta pojav prvič odkrit okrog 1600, je bilo v tem obdobju zabeleženih nekaj primerov njihovega opazovanja. To obdobje se imenuje najmanj Mound.

Izkušeni opazovalci poročajo o pojavu nove skupine mest kot velikega dogodka, pri čemer opozarjajo, da jih več let niso videli. Po letu 1715 se je ta pojav vrnil. To je sovpadlo z najhladnejšim obdobjem v Evropi od leta 1500 do leta 1850. Vendar povezava teh pojavov ni bila dokazana.

Obstajajo podatki o drugih podobnih obdobjih v presledkih okoli 500 let. Ko je sončna aktivnost visoka, močna magnetna polja, ki jih tvori sončni veter, blokirajo visoko energijske galaktične kozmične žarke, ki se približujejo Zemlji, kar vodi do manjše nastajanja ogljika-14. Merjenje ¹⁴C v drevesnih obročih potrjuje nizko aktivnost Sonca. 11-letni cikel ni bil odkrit do konca 1840-ih let, zato so bile do takrat opazovanja nepravilne.

Ephemeralna območja

Poleg sončnih žarkov je veliko drobnih dipol, imenovanih ephemeralno aktivnih regij, ki obstajajo v povprečju manj kot 24 ur in se nahajajo po celem Soncu. Njihovo število doseže 600 na dan. Čeprav so ephemeralne regije majhne, ​​lahko predstavljajo pomemben del magnetnega pretoka svetila. Ker pa so nevtralni in precej majhni, verjetno ne igrajo nobene vloge pri razvoju cikla in globalnem modelu polj.

Prominence

To je eden najlepših pojavov, ki jih opazimo med sončno dejavnostjo. So podobni oblakom v zemeljski atmosferi, vendar jih podpirajo magnetna polja in ne toplotni tokovi.

Plazma ionov in elektronov, ki sestavljajo sončno ozračje, ne morejo preseči vodoravnih linij polja, kljub sili teže. Prominence se pojavijo na mejah med nasprotnimi polaritetami, kjer se smeri polja spremenijo. Tako so zanesljivi kazalci ostrih terenskih prehodov.

Tako kot v kromosferi so prominence prozorne v beli svetlobi in, razen skupnih mrkov, je treba opazovati pri Halpha- (656,28 nm). Med mrkjo rdeča črta Halpha daje čudovitim roza odtenkom. Njihova gostota je precej nižja od frekvence fotofere, saj je premalo trkov za proizvodnjo sevanja. Spodaj absorbirajo sevanje in ga izraščajo v vseh smereh.

Svetloba, ki jo vidimo z Zemlje med mrkvanjem, je brez naraščajočih žarkov, tako da so prominence videti temnejše. Ampak, ker je nebo še temnejše, potem se zdi, da je svetlo v ozadju. Njihova temperatura je 5000-50000 K.

Vrste izstopajočih

Obstajata dve glavni vrsti pomembnosti: miren in prehoden. Prvi so povezani z obsežnimi magnetnimi polji, ki označujejo meje unipolarnih magnetnih regij ali skupin sončnih pik. Ker takšne lokacije živijo dolgo časa, enako velja za mirne iztrebke. Imajo lahko različne oblike - žive meje, suspendirane oblake ali tokove, vendar vedno dvodimenzionalno. Stabilna vlakna pogosto postanejo nestabilna in izbruha, lahko pa tudi preprosto izginejo. Mirne prominence živijo več dni, vendar se lahko na magnetni meji oblikujejo nove.

Tranzicijske prominence so sestavni del sončne aktivnosti. Ti vključujejo curke, ki so neorganizirana masa materiala, ki ga vrči bliskavica, strdki pa so kolimirani tokovi majhnih emisij. V obeh primerih se del snovi vrne na površino.

Težave s prsti so posledice teh pojavov. Med vžigom elektronski tok segreje površino na milijone stopinj in tvori vroče (več kot 10 milijonov K) koronarnih prominence. Sile močno, hlajenje in brez podpore se spustijo na površino v obliki elegantnih zank, po magnetnih linijah sile.

Flash

Najbolj spektakularen fenomen, povezan s sončno dejavnostjo, so rakete, ki predstavljajo oster sprostitev magnetne energije iz področja sončnih žarkov. Kljub visoki energije, večina od njih je skoraj neviden v vidnem frekvenčnem območju, saj pride do emisij energije v ozračju pregleden in samo Fotosfera ki dosega relativno nizko raven energije, je mogoče videti v vidni svetlobi.

Ročice so najbolje vidne v Halpha liniji, kjer je svetlost lahko 10-krat večja kot v sosednji kromosferi in 3-krat višja kot v okoliškem kontinuumu. V Halfahu bo velika bliskavica pokrivala več tisoč sončnih kolutov, v vidni svetlobi pa se pojavijo samo nekaj majhnih svetlih točk. Energija, ki se sprosti v tem primeru, lahko doseže 10³³ erg, kar je enako izhodu celotnega svetila v 0,25 s. Večina te energije se najprej sprosti v obliki visokoenergetskih elektronov in protona, vidno sevanje pa je sekundarni učinek, ki ga povzroča delovanje delcev na kromosferi.

Vrste flarov

Območje velikosti rakete je široko - od velikanskih, bombardirnih delcev do Zemlje, komaj opazno. Običajno jih klasificirajo s pripadajočimi rentgenskimi fluksi z valovno dolžino od 1 do 8 Angstromov: Cn, Mn ali Xn za več kot 10^-6, 10^-5 in 10^-4 W / m² . Tako M3 na Zemlji ustreza toka 3 × 10^-5 W / m². Ta indikator ni linearen, saj meri le vrh, in ne celotno sevanje. Energija, sproščena v 3-4 največjih izbruhih vsako leto, je enaka vsoti energije vseh drugih.

Vrste delcev, ki jih povzročajo utripa, se razlikujejo glede na mesto pospeševanja. Med Soncem in Zemljo ni dovolj snovi za ionizirajoče trčke, zato ohranijo svoje prvotno stanje ionizacije. Delci pospešeni v korona udarnih valov kažejo tipično koronarni ionizacijski v 2 milijona K. delcev pospešil v bliskovito telesu, imajo bistveno višjo ionizacijo in zelo visoke koncentracije niso³, redki izotop helija z enim samim nevtronom.

Večina velikih izbruhov se pojavlja pri majhni številni prekomerno veliki skupini sončnih žarkov. Skupine so veliki grozdi ene magnetne polaritete, obdani z nasprotnim. Čeprav je napoved sončne aktivnosti v obliki izbruhov možna zaradi prisotnosti takšnih formacij, raziskovalci ne morejo napovedati, kdaj se bodo pojavili, in ne vedo, kaj jih proizvaja.

Vpliv na Zemljo

Poleg svetlobe in toplote sonce deluje tudi na Zemlji skozi ultravijolično sevanje, konstantni tok sončnega vetra in delce iz velikih bakrov. Ultravijolično sevanje ustvarja ozonsko plast, ki pa ščiti planet.

Mehke (dolge valovne dolžine) rentgenske žarke iz sončna korona ustvarite plasti ionosfere, ki omogočajo kratkovalovno radijsko sporočilo. V dneh sončnega sevanja v korone (počasi spreminja) in rakete (impulzivno) poveča, kar ustvarja boljše odbijajočega sloja, vendar ionosferi povečanje gostote tako dolgo, kot radijski valovi ne bodo ne bo absorbira in Kratkotalasni komunikacija depresijo.

Vžigalni (kratkovalni) rentgenski impulzi iz vžigalnikov ionizirajo najnižjo ionsko sferno plast (D-plast), ki ustvarja radijske emisije.

Vrtljivo magnetno polje Zemlje je dovolj močno za blokiranje sončnega vetra, ki tvori magnetosfero, ki teče okoli delcev in polj. Na strani, ki je nasprotna svetilkam, linije polja tvorijo strukturo, ki se imenuje geomagnetni škrbin ali rep. Ko se sončni veter poveča, se pojavi močno povečanje Zemljinega polja. Ko je medplanetarni polje preklopi v smeri, ki je nasprotna prstjo, oziroma ko pade velike oblake delcev, da magnetna polja v zanki zopet združimo in energije sprosti ki ustvarja Aurora.

Magnetna nevihta in sončna aktivnost

Vsakič velik koronarna luknja Vrača se na Zemljo, sončni veter se pospeši in pojavi geomagnetna nevihta. To ustvarja cikel 27 dni, ki je še posebej opazen pri najmanj sončnih žarkih, kar vam omogoča napoved sončne aktivnosti. Veliki izbruhi in drugi pojavi povzročajo koronarni množičnih ejections, oblake energetskih delcev, ki tvorijo obroč tok okoli magnetosfero povzroča ostre nihanj v polju Zemlje, ki se imenuje Geomagnetni nevihte. Ti pojavi motijo ​​radijsko komunikacijo in ustvarjajo napetostne skoke na daljinskih komunikacijskih linijah in v drugih dolgih vodnikih.

Morda najbolj zanimive vse zemeljske pojave je možen vpliv sončne aktivnosti na podnebje našega planeta. Najmanjši Mound se zdi dokaj razumen, vendar obstajajo še drugi očitni učinki. Večina znanstvenikov meni, da obstaja pomembna povezava, prikrita s številnimi drugimi pojavi.

Ker zaračunane delce sledijo magnetnim poljem, se v vseh velikih bokih ne opazijo telesno sevanje, temveč samo pri tistih, ki se nahajajo na zahodni polobli Sonca. Linije sile z njegove zahodne strani segajo do Zemlje in pošiljajo delce tam. Slednji so večinoma protoni, saj je vodik prevladujoči sestavni del svetila. Veliko delcev, ki se gibljejo s hitrostjo 1000 km / s, ustvarjajo sprednji val. Pretok nizkoenergijskih delcev v velikih baklih je tako intenziven, da ogroža življenje astronavtov zunaj magnetnega polja Zemlje.