NAP ÉS EMBER. Jeles napok : A Carrington-esemény : A 2.legnagyobb mért geomágneses vihar

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "NAP ÉS EMBER. Jeles napok : A Carrington-esemény : A 2.legnagyobb mért geomágneses vihar"

Vilmos Fekete
5 évvel ezelőtt
Látták:

NAP ÉS EMBER Jeles napok 1859.09.01-02: A Carrington-esemény 1921.05.14-15: A 2.legnagyobb mért geomágneses vihar 1989.

1 NAP ÉS EMBER Jeles napok : A Carrington-esemény : A 2.legnagyobb mért geomágneses vihar A Hydro-Québec elektromos hálózata összeomlik: több millió embert érintő 9 órás áramszünet : A mindenszenteki események (Halloween events).

2 Mi áll a háttérben? A Nap rétegei: Réteg Hőmérséklet Sűrűség Korona 10 6 K g/cm 3 Kromoszféra K g/cm 3 Fotoszféra 6000 K 10 6 g/cm 3 Konv.zóna alja 1 millió K 0,1 g/cm 3 Középpont 15 millió K 150 g/cm 3

3 A MAGNETOHIDRODINAMIKA ELEMEI Befagyás tétele: jó vezető közeg áramlása során nem keresztezheti a mágneses erővonalakat vagy magukkal sodorja őket, vagy azok terelik az áramlást

4 NAPTEVÉKENYSÉG Napfoltok: a napfelszínt. sötétebb (hidegebb) területek, ahol vastag mágneses erővonalköteg döfi át Oka: Mágneses tér a befagyás miatt gátolja a konvektív áramlásokat lehűlés. Foltok két része: sötét umbra és (nagyobbaknál) félsötét penumbra.

5 (Hinode)

6 Napfáklyák: világosabb területek a napkorong pereme táján, ahol vékony mágneses erővonalkötegek döfik át a napfelszínt. Oka: a csőben a lehűlt anyag összezsugorodik napfelszín a csőben mélyebbre kerül a cső oldalán a fotoszféra alatti, forró külső anyagot látjuk.

7 Protuberanciák : sűrűbb, hűvösebb felhők a napkoronában. Oka: mágneses tér tarthatja fenn a befagyás miatt

8 A protuberanciák a korong pereménél fényes nyúlványként figyelhetők meg. Fajtáik: Aktív protuberancia: mozog; rövid életű (percek órák) Nyugodt protuberancia: huzamosan (napok hetek) egy helyben lebeg. A napkorong háttere előtt sötét filamentumként jelenik meg: Lehet aktív vidéken (plázs-filamentum) v. másutt (nyugodt filamentum). Nyugodt filamentum akár hónapokig is fennmaradhat.

9 H α filtergram (Big Bear Obs.)

11 Eruptív protuberancia: filamentum hirtelen gyorsuló emelkedésbe és tágulásba kezd, végül elszáll. ( koronakidobódás).

12 Koronakidobódások : a koronából kidobott anyagfelhők. Oka: mágneses tér lassú változása a fotoszférikus mozgások miatt instabil konfiguráció kidobódás

Flerek : a naplégkör hirtelen ( 10 perc alatti) erős helyi kifényesedései. E < 10 26 J; T < 4 10 7 K - Fehér fler ritka. - H α fler jóval gyakoribb.

13 Flerek : a naplégkör hirtelen ( 10 perc alatti) erős helyi kifényesedései. E < J; T < K - Fehér fler ritka. - H α fler jóval gyakoribb. - Röntgen fler még gyakoribb. Minél nagyobb a fler, annál mélyebb rétegeket érint. AZ ENERGIAFELSZABADULÁS SZÍNTERE A KORONA - Kétszalagos flerek (nagyok) - Kompakt flerek (kicsik)

14 Osztályozás a lágy röntgenfluxus alapján: Osztály Log(max.fluxus [W/m 2 ]) X >-4 M -5-4 C -6-5 B -7-6 A -8-7 Pl. C3.2 flernél a max.fluxus: W/m 2. Rekord: X45 (2003 nov. 4) Napkitörés = fler + koronakidobódás + eruptív protuberancia

15 Oka: mágneses erővonalak átkötődése (rekonnexiója) energiafelszabadulás gyors részecskenyalábok lefele tartó az alsóbb rétegekbe csapódva leadja az energiáját (fölfele tartó a Földet is elérheti)

16 A NAPCIKLUS A naptevékenységi jelenségek csoportosan fordulnak elő (napfoltcsoportok, fáklyamezők,...) az aktív vidékeken. A Nap foltokkal való fedettségét, s így a naptevékenység intenzitását jellemzi a napfolt-relatívszám (Wolf, 1848): R = K(10g + f ) ahol f a foltok száma g a foltcsoportok száma K a távcső állandója (Wolf eredeti távcsövére 1). R 11 év körüli periódussal ingadozik:

Ezreléknyi ingadozások: Napszél: a korona magas hőmérséklete miatt belőle

17 A NAPTEVÉKENYSÉG FÖLDI HATÁSAI Szoláris besugárzás: a Nap sugárzási fluxusa 1 AU távolságban az optikai és infravörös tartományban. Ezreléknyi ingadozások: Napszél: a korona magas hőmérséklete miatt belőle folyamatosan szöknek a részecskék. Ezért a napból több száz km/s sebességű plazmaáramlás indul ki. (Főleg protonok, elektronok).

18 Emellett: flerek és koronakidobódások rádióviharok (flereket kísérik) ionizáló sugárzások ionoszférazavarok, eü.-i kockázat részecskezápor sarki fény űreszközök megrongálódhatnak kidobott anyag eltalálhatja a Föld magnetoszféráját - mágneses viharok áramkimaradások, navigációs problémák éghajlati hatások

19 Az űridőjárás gazdasági vetületei Űreszközök: sugárzási károsodás, erősebb légköri közegellenállás, mágneses tájékozódási zavarok - Csak 2000-ben az USA állami műholdakon kb. 100 millió $ kár között 500 millió $ -t fizettek műholdkárokért a biztosítók (USA) időszakban 3 távközlési műhold veszett oda. Pótlásuk költsége 600 millió $. Űrhajósok sugárzásveszélynek vannak kitéve. - GPS zavarok: 1% kiesés a lefedettségben évi 180 millió $ többletköltség.

21 Légiközlekedés: kommunikációs problémák, utasbiztonság. - Sarki útvonalakról eltérített gépek okozta többletköltség akár $ járatonként. (Heti több száz ilyen járat van.) Áramkimaradások: : Hydro Quebec és PSE&G (NJ). Kár: 30 millió $ : egy USA szolgáltató űridőjárási események miatt kényszerült áremelésre. A fogyasztók többletköltsége 3.7 % 500 millió $. - Szágépek meghibásodása statisztikailag gyakoribb űridőjárási zavarok idején. (Forrás:

Az 1921-es geomágneses vihar megismétlődése esetén csak az elektromos hálózatban keletkező károk helyreállítása az USA-ban az első évben 1-2

22 Az 1921-es geomágneses vihar megismétlődése esetén csak az elektromos hálózatban keletkező károk helyreállítása az USA-ban az első évben 1-2 billió $-ba fog kerülni; a teljes helyreállítás 4-10 év. Vö.: Katrina hurrikán után a teljes helyreállítási költség csak 125 milliárd $ volt.

23 Naptevékenység és éghajlat lehetséges hatásmechanizmusok (1) Besugárzás változása

24 (2) UV-sugárzás változása sztratoszferikus ózon mennyisége változik

25 (3) Kozmikus sugárzás felhőképződés (??)

26 Naptevékenység és éghajlat empirikus evidencia Légkör + óceán rendszer hőtároló képessége nagy éghajlati hatások csak évtizedes időskálán észlelhetők. Camp & Tung 2008

27 Több évtizedes változások:

28 Solanki et al. 2002

Csakhogy: < évtizedes skálán más hatások is vannak: ENSO (El Niño Southern Oscillation) Vulkánkitörések por a sztratoszférában évekig lehűlés Lineáris

29 Csakhogy: < évtizedes skálán más hatások is vannak: ENSO (El Niño Southern Oscillation) Vulkánkitörések por a sztratoszférában évekig lehűlés Lineáris multiregresszió (Lean & Rind 2008): Globális melegedést az 1970 előtti száz évben okozhatta a naptevékenység erősödése; de azóta nagyrészt az emberi tevékenység:

31 Évszázados évezredes változások:

35 NAPTÁVCSÖVEK Földrajzi helyzet: északi félteke sivatagi övében, sík felület övezte magas hegyeken. Dny-USA: Kitt Peak (AZ), Sac Peak (NM), Big Bear (CA), Mt Wilson (CA) Sacramento Peak Observatory, New Mexico Kanári-szk.: Tenerife, La Palma

36 Observatorio del Teide (Izaña), Tenerife, Kanári-szk.

37 Observatorio Roque de los Muchachos, La Palma, Kanári-szk.

Obszervatórium, Peking, Kína 150ft solar tower, Mt.

38 Helyi turbulencia elkerülése 2 megoldás: víz közepén (Big Bear, Udaipur, Huairou, Szaján, San Fernando) Huairou Obszervatórium, Peking, Kína 150ft solar tower, Mt.Wilson Obs., Los Angeles naptornyok (Mt Wilson 20 m, 50 m; 1908, 1911)

39 Emellett: kupola letolható v. nincs is. (Capri, Hida) távcsőben vákuum fehér festék (TiO 2, IR-ben fekete) Kitt Peak solar tower (now SOLIS platform only) VTT, Teide

Napkorong kiterjedt hosszú fókusz (CCD pixel fotolemez szemcse 30 mikron 0.1 ) 18 000 pixel = 50 cm-es napkép kell!

40 Napkorong kiterjedt hosszú fókusz (CCD pixel fotolemez szemcse 30 mikron 0.1 ) pixel = 50 cm-es napkép kell! 50 m-es fókusz 2 megoldás: primér fókusz a torony maga a távcső! v. szekundér fókusz Coudé-szereléssel MacMath telescope, Kitt Peak

41 MacMath telescope, Kitt Peak

42 MacMath telescope, Kitt Peak

43 Evans coelostat, Sac Peak

44 DST, Sac Peak

45 A legnagyobb naptávcsövek ma: NST (New Solar Tel.), Big Bear, 160 cm McMath tel., Kitt Peak, 152 cm Svéd naptorony (SST, La Palma), 100 cm Az éjszakai csillagászat távcsöveihez képest kicsik. Ennek okai: fénygyűjtés nem szempont D > cm-re seeing-limitált Viszont ma már: nagy spektrálfelbontás + adaptív optika mégiscsak kellenek már nagy átmérőjű távcsövek. Tervek: ATST, 4.24 m (Hawai i) EST, 4 m (Kanári-szk) Swedish Solar Tower (SST), La Palma

46 SST, La Palma

47 Szekundér fókuszú távcsövek THEMIS, Tenerife

48 Dutch Open telescope (DOT), La Palma

49 Napfizika az űrből SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) 1995 : L1 pontban, h km.

50 STEREO 2006 ( Föld-koorbitálisok ) - SECCHI: EUV távcső, 2 koronagráf, helioszferikus (HI) távcső - IMPACT: In situ részecskedetektor és mg.tér-mérés - PLASTIC: Plazmaösszetétel elemzése - SWAVES: Rádiókitörések detektálása

51 Hinode (jap. Napfelkelte ) 2007 : Ún. napszinkron pályán, mindig a terminátor fölött (h 690 km poláris pálya, P=90 perc) - SOT: 50 cm opt. teleszkóp (0. 3 felbontás); - XRT: lágy röntgentávcső - EIS: EUV képalkotó spektrométer

52 SDO Solar Dynamics Observatory 2010 : Geoszinkron pályán.

Pl. SOLIS projekt: ROBOT-NAPTÁVCSÖVEK Synoptic Optical Long-term

Peak). NAPFIZIKA AZ ANTARKTISZRÓL ÉS AZ ARKTISZRÓL Miért?

stabil levegő; a sztratoszférában világűr-szerű viszonyok.

53 Pl. SOLIS projekt: ROBOT-NAPTÁVCSÖVEK Synoptic Optical Long-term Investigations of the Sun Automata napészlelő állomás (NSO, Kitt Peak). NAPFIZIKA AZ ANTARKTISZRÓL ÉS AZ ARKTISZRÓL Miért? - Akár fél évig folyamatos adatsorok - Rendkívül száraz és stabil levegő; a sztratoszférában világűr-szerű viszonyok. Sunrise kísérlet: Német-spanyol ballonkísérlet az Arktiszon. D = 1 m (!), 2009.

Hasonló dokumentumok

A Föld helye a Világegyetemben. A Naprendszer

A Föld helye a Világegyetemben A Naprendszer Mértékegységek: Fényév: az a távolság, amelyet a fény egy év alatt tesz meg. (A fény terjedési sebessége: 300.000 km.s -1.) Egy év alatt: 60.60.24.365.300 000