Medplanetarno vremeMedplanetarno vremepredstavitev za skupino Repatice in kometipredstavitev za skupino Repatice in kometi

Gregor VertačnikGregor Vertačnik

Ljubljana, marec 2008Ljubljana, marec 2008

Astronomsko društvo Vega

KazaloKazalo

SonceSonce Sončeva dejavnostSončeva dejavnost Burni procesi na SoncuBurni procesi na Soncu Sončev veterSončev veter Zemljina magnetosferaZemljina magnetosfera Geomagnetna dejavnostGeomagnetna dejavnost Polarni sijPolarni sij Druge posledice geomagnetne Druge posledice geomagnetne

dejavnostidejavnosti

SonceSonce

vir medplanetarnega vremenavir medplanetarnega vremena ogromna, svetla krogla plazmeogromna, svetla krogla plazme 73 % vodika, 25 % helija73 % vodika, 25 % helija v sredici poteka zlivanje protonov v v sredici poteka zlivanje protonov v

devterij: veriga proton-protondevterij: veriga proton-proton ravnovesje med gravitacijo in pritiskom ravnovesje med gravitacijo in pritiskom

plazme (v središču 15 mio. °C)plazme (v središču 15 mio. °C) Prenos energije proti površju s sevanjem in Prenos energije proti površju s sevanjem in

konvekcijokonvekcijo površina – fotosfera s temperaturo 5500 °Cpovršina – fotosfera s temperaturo 5500 °C spodnja plast atmosfere se imenujespodnja plast atmosfere se imenuje kromosferakromosfera korona je najobširnejša plast s korona je najobširnejša plast s

spremenljivo mejo, T > 10spremenljivo mejo, T > 1066 K; K;vidna le ob popolnih Sončevihvidna le ob popolnih Sončevihmrkihmrkih

tok Sončeve plazme - Sončev tok Sončeve plazme - Sončev veter potuje čez celotno Osončje do veter potuje čez celotno Osončje do heliopavzeheliopavze

Shema reakcije proton-proton. Vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Proton-proton_chain_reaction

Shema Sonca Vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Sun

Sončeva atmosfera ob popolnem mrku 1999. Foto: Luc Viatour, vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Sun

Pege in baklePege in bakle

poleg konvekcijskih zrn glavni vidni pojavi poleg konvekcijskih zrn glavni vidni pojavi na površju Soncana površju Sonca

kazalec Sončeve dejavnosti, ki je kazalec Sončeve dejavnosti, ki je posledica navitja magnetnih silnic zaradi posledica navitja magnetnih silnic zaradi neenakomernega vrtenja Soncaneenakomernega vrtenja Sonca

pege:pege: navidezno temnejša in vdrta območja, navidezno temnejša in vdrta območja,

temperatura 4000 °Ctemperatura 4000 °C sestavljene iz polsence in sencesestavljene iz polsence in sence močno magnetno polje (1-4 T, Zemlja močno magnetno polje (1-4 T, Zemlja

1/2000 T, povp. Sonca 1/1000 T), ki zavira 1/2000 T, povp. Sonca 1/1000 T), ki zavira konvekcijo konvekcijo - velikost do nekaj 10000 - velikost do nekaj 10000 kmkm

Običajno v skupinah z vodilno in sledilno Običajno v skupinah z vodilno in sledilno pego (različni magnetni polariteti)pego (različni magnetni polariteti)

življenjska doba nekaj dni do nekaj življenjska doba nekaj dni do nekaj mesecevmesecev

bakle:bakle: toplejša območja v okolici pegtoplejša območja v okolici peg vzrok za povečan izsev Sonca v času večje vzrok za povečan izsev Sonca v času večje

dejavnostidejavnosti znanilke nastajajočih peg in pomniki znanilke nastajajočih peg in pomniki

izginulihizginulih

Sončeva pega. Avtorske pravice: Vacuum Tower Telescope, NSO in NOAO

Bakle. Avtorske pravice: NASA/Goddard Space Flight Center, Scientific Visualization Studio

Razvoj največje skupine peg 23. cikla Sončeve dejavnosti. Vir: http://sohowww.nascom.nasa.gov/bestofsoho/images/spotcollage.html

Sončeva dejavnost se spreminja Sončeva dejavnost se spreminja ciklično s periodo okoli 11 let, a ciklično s periodo okoli 11 let, a vsi viški niso enako močnivsi viški niso enako močni

spreminjanje izseva Sonca za 1 spreminjanje izseva Sonca za 1 ‰‰

največ peg, bakel, izbruhov v največ peg, bakel, izbruhov v času viška dejavnostičasu viška dejavnosti

nesimetrična perioda:nesimetrična perioda: naraščanje po minimumu 3-4 naraščanje po minimumu 3-4

letaleta 7 let padanja po maksimumu7 let padanja po maksimumu

22-letni magnetni cikel, menjava 22-letni magnetni cikel, menjava usmerjenosti magnetnega dipolausmerjenosti magnetnega dipola

Wolfovo število:Wolfovo število: najpreprostejša mera Sončeve najpreprostejša mera Sončeve

dejavnostidejavnosti vsota desetkratnega števila vsota desetkratnega števila

skupin in števila pegskupin in števila peg od 0 v minimumu do prek 200 ob od 0 v minimumu do prek 200 ob

maksimumumaksimumu

Sončeva aktivnost v zadnjih 400 letih. Vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Sunspot

Spreminjanje solarne konstante s Sončevo dejavnostjo. Vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_variation

Burni procesi na SoncuBurni procesi na Soncu

Blišči:Blišči: nekajminutni, a zelo intenzivni izbruhi nekajminutni, a zelo intenzivni izbruhi

Sončeve plazmeSončeve plazme odkritelj R. Carrington, l. 1859odkritelj R. Carrington, l. 1859 posledica sprostitve energije v magnetnih posledica sprostitve energije v magnetnih

silnicahsilnicah elektroni, protoni in težji ioni pospešeni elektroni, protoni in težji ioni pospešeni

skoraj do svetlobne hitrostiskoraj do svetlobne hitrosti običajno v območjih pegobičajno v območjih peg še posebej izraziti v rentgenskem delu še posebej izraziti v rentgenskem delu

spektraspektra CME – koronalni izbruhi mase:CME – koronalni izbruhi mase:

intenzivni izbruhi plazme iz korone, intenzivni izbruhi plazme iz korone, predvsem visokoenergijskih protonov in predvsem visokoenergijskih protonov in elektronovelektronov

posledica odprtih magnetnih silnicposledica odprtih magnetnih silnic hitrost 20–2700 km/shitrost 20–2700 km/s povprečna masa izbruha reda milijarde povprečna masa izbruha reda milijarde

tonton glavni vir izrazitega medplanetarnega glavni vir izrazitega medplanetarnega

vremena vremena

Velik izbruh koronalne mase. Vir: http://sohowww.nascom.nasa.gov/bestofsoho/images/agueit.html

Najmočnejši zabeležen blišč, 4.11.2003. Vir: http://sohowww.nascom.nasa.gov/bestofsoho/images/eitbigflare.html

Sončev veterSončev veter

tok koronalne plazme (večinoma iz tok koronalne plazme (večinoma iz protonov in elektronov)protonov in elektronov)

izguba Sončeve mase: 7 milijard izguba Sončeve mase: 7 milijard ton na uroton na uro

gostota v bližini Zemlje: ~6 delcev gostota v bližini Zemlje: ~6 delcev na cmna cm33

povprečna hitrost 400 km/s, povprečna hitrost 400 km/s, največja prek 2000 km/snajvečja prek 2000 km/s

nosilec “zamrznjenega” nosilec “zamrznjenega” magnetnega polja, ki izvira iz magnetnega polja, ki izvira iz Sončevih pegSončevih peg

tipična gostota magnetnega polja v tipična gostota magnetnega polja v bližini Zemlje 2-5 nTbližini Zemlje 2-5 nT

oblikovalec magnetosfer planetov oblikovalec magnetosfer planetov in repov kometovin repov kometov

vzrok medplanetarnega vremenavzrok medplanetarnega vremena seže več kot 120 a.e. stran od seže več kot 120 a.e. stran od

Sonca, do heliopavze – interakcija z Sonca, do heliopavze – interakcija z medzvezdnim vetrommedzvezdnim vetrom

Sonce, Sončev veter in Zemljina magnetosfera. Vir: NASA/SOHO

Velika koronalna luknja. Avtorske pravice: SOHO - EIT Consortium, ESA, NASA

Zemljina magnetosferaZemljina magnetosfera

ovoj okrog Zemlje nad atmosfero ovoj okrog Zemlje nad atmosfero kot posledica Zemljinega kot posledica Zemljinega magnetnega polja (dinamo iz magnetnega polja (dinamo iz staljenega železa v jedru)staljenega železa v jedru)

na dnevni strani debela 10, rep na dnevni strani debela 10, rep na nočni več kot 200 Zemljinih na nočni več kot 200 Zemljinih polmerovpolmerov

oblika se stalno spreminja zaradi oblika se stalno spreminja zaradi Sončevega vetraSončevega vetra

vsebuje zmes plazem ionosfere in vsebuje zmes plazem ionosfere in Sončevega vetraSončevega vetra

najpomembnejši del sta Van najpomembnejši del sta Van Allenova pasova:Allenova pasova:- notranji v glavnem iz protonov - notranji v glavnem iz protonov (10-100 MeV); sega 0,1 – 2,3 (10-100 MeV); sega 0,1 – 2,3 Zemljinih polmerov visokoZemljinih polmerov visoko- zunanji večinoma iz elektronov - zunanji večinoma iz elektronov (1 MeV); sega do 8 polmerov (1 MeV); sega do 8 polmerov visokovisoko- nevarnost za astronavte in - nevarnost za astronavte in satelitesatelite

Shema Zemljine magnetosfere.

Geomagnetna dejavnostGeomagnetna dejavnost

skupek pojavov, povezanih z dinamičnim skupek pojavov, povezanih z dinamičnim dogajanjem na Soncu ter Zemljinim dogajanjem na Soncu ter Zemljinim magnetnim poljemmagnetnim poljem

deloma periodičen pojav, kar je posledica:deloma periodičen pojav, kar je posledica: Sončeve aktivnostiSončeve aktivnosti nagiba Sončeve osinagiba Sončeve osi vrtenja Soncavrtenja Sonca medplanetarnega magnetnega poljamedplanetarnega magnetnega polja

geomagnetni viharji:geomagnetni viharji: posledica povečanega pretoka energije posledica povečanega pretoka energije

Sončevega vetra v magnetosfero (koronalni Sončevega vetra v magnetosfero (koronalni izbruhi, koronalne luknje, blišči)izbruhi, koronalne luknje, blišči)

po trku z udarnim valom 24-36 ur po dogodku po trku z udarnim valom 24-36 ur po dogodku na Soncuna Soncu

ojačanje krožnega toka v magnetosferiojačanje krožnega toka v magnetosferi navadno trajajo nekaj urnavadno trajajo nekaj ur

geomagnetni podviharji (“substorms”):geomagnetni podviharji (“substorms”): zapleteni procesi, posledica skladiščenja zapleteni procesi, posledica skladiščenja

energije v magnetosferienergije v magnetosferi večinoma niso vezani na trenutno Sončevo večinoma niso vezani na trenutno Sončevo

aktivnost aktivnost

moč moč viharjaviharja

B B [nT][nT]

Bz Bz [nT][nT]

čas čas [h][h]

intenziveintenzivenn

-100-100 -10-10 33

zmerenzmeren -50-50 -5-5 22

šibekšibek -30-30 -3-3 11

Polarni sijPolarni sij

nočni svetlobni pojav na visokih, redko srednjih nočni svetlobni pojav na visokih, redko srednjih geografskih širinahgeografskih širinah

ločimo južni in severni sij (“aurora borealis”, “aurora ločimo južni in severni sij (“aurora borealis”, “aurora australis”)australis”)

nastaja v kolobarjih okoli polovnastaja v kolobarjih okoli polov za nastanek polarnega sija je ugodna južna usmerjenost za nastanek polarnega sija je ugodna južna usmerjenost

magnetnega polja v Sončevem vetru (delno izniči magnetnega polja v Sončevem vetru (delno izniči Zemljino magnetno polje)Zemljino magnetno polje)

nastane ob trku nabitih delcev iz magnetosfere z delci iz nastane ob trku nabitih delcev iz magnetosfere z delci iz zgornjega dela Zemljinega ozračja (vsaj 80 km visoko)zgornjega dela Zemljinega ozračja (vsaj 80 km visoko)

trki z nabitimi delci vzbudijo atome, ki potem to energijo trki z nabitimi delci vzbudijo atome, ki potem to energijo oddajo bodisi s sevanjem, bodisi s trkioddajo bodisi s sevanjem, bodisi s trki

barva je odvisna od atoma (emisijske črte):barva je odvisna od atoma (emisijske črte): atomarni Kisik – rdeča in zelenaatomarni Kisik – rdeča in zelena dušik in dušikovi ioni – rdeča, modra, vijoličnadušik in dušikovi ioni – rdeča, modra, vijolična

tipično je sij v obliki zavese ali pa je difuzen; razteza se tipično je sij v obliki zavese ali pa je difuzen; razteza se v smeri vzhod-zahodv smeri vzhod-zahod

na območju s sijem se na tleh pojavijo magnetne motnjena območju s sijem se na tleh pojavijo magnetne motnje najpogostejši septembra, oktobra, marca in aprila najpogostejši septembra, oktobra, marca in aprila

(deloma zaradi pogostejših geomagnetnih viharjev in (deloma zaradi pogostejših geomagnetnih viharjev in ugodnega nagiba Sončeve osi)ugodnega nagiba Sončeve osi)

v Sloveniji so siji redki, vidnih je le nekaj sijev na Sončev v Sloveniji so siji redki, vidnih je le nekaj sijev na Sončev cikel (ob višku Sončeve dejavnosti ob močnih izbruhih)cikel (ob višku Sončeve dejavnosti ob močnih izbruhih)

najspektakularnejši zabeležen polarni sij je bil 2.9.1859, najspektakularnejši zabeležen polarni sij je bil 2.9.1859, en dan po odkritju Sončevega blišča en dan po odkritju Sončevega blišča

Severni sij na Aljaski. Foto: Mila Zinkova

Severni sij z Mednarodne vesoljske postaje. Foto: NASA

Druge posledice medplanet. Druge posledice medplanet. vremenavremena

motnje v radijski komunikaciji in navigacijskih motnje v radijski komunikaciji in navigacijskih sistemih, v starih časih motnje v telegrafskem sistemih, v starih časih motnje v telegrafskem omrežju (1859)omrežju (1859)

motenje iskanja rudninmotenje iskanja rudnin nevarnost za kovinska omrežja in vode (razpad nevarnost za kovinska omrežja in vode (razpad

elektroomrežja v Quebecu 13.3.1989, 6 mio. ljudi 9 elektroomrežja v Quebecu 13.3.1989, 6 mio. ljudi 9 ur brez elektrike)ur brez elektrike)

nevarnost za satelite in astronavte nevarnost za satelite in astronavte (visokoenergijsko sevanje in nabiti delci, (visokoenergijsko sevanje in nabiti delci, sprememba tirnice)sprememba tirnice)

vpliv na biološke procese (motnje v orientaciji vpliv na biološke procese (motnje v orientaciji golobov)golobov)

vpliv na vremevpliv na vreme

Viri in literaturaViri in literatura

http://en.wikipedia.org/wiki/Sunhttp://en.wikipedia.org/wiki/Sun http://en.wikipedia.org/wiki/Sunspothttp://en.wikipedia.org/wiki/Sunspot http://www.windows.ucar.edu/tour/link=/sun/atmosphere/sunshttp://www.windows.ucar.edu/tour/link=/sun/atmosphere/suns

pot_magnetism.html&edu=highpot_magnetism.html&edu=high http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_flarehttp://en.wikipedia.org/wiki/Solar_flare http://en.wikipedia.org/wiki/Coronal_Mass_Ejectionhttp://en.wikipedia.org/wiki/Coronal_Mass_Ejection http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_windhttp://en.wikipedia.org/wiki/Solar_wind http://en.wikipedia.org/wiki/Geomagnetic_stormhttp://en.wikipedia.org/wiki/Geomagnetic_storm http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetospherehttp://en.wikipedia.org/wiki/Magnetosphere http://en.wikipedia.org/wiki/Polar_aurorahttp://en.wikipedia.org/wiki/Polar_aurora http://www.spaceweather.com/http://www.spaceweather.com/ http://www.swpc.noaa.gov/today.htmlhttp://www.swpc.noaa.gov/today.html http://sohowww.nascom.nasa.gov/http://sohowww.nascom.nasa.gov/