Transcript Sunce
ISTRAŽUJEMO ZVIJEZDE ZVIJEZDE . SUNCE . BAVIMO SE ASTRONOMIJOM - Svemir je ispunjen bogatim sadržajem. Najbliža zvijezda Sunce, daje nam toplinu i svjetlost. - Zračenje zvijezda rastavljeno u spektar otkriva kemijski sastav i visoku temperature zvijezda. - Zvijezde svih boja i veličina nastaju iz maglica i razvijaju se trošeći svoje zalihe, sve zvijezde stare, a neke nestaju u prasku eksplozije. - Galaksija ima raznih vrsta, među njima ima i neobičnih kao što su radio-galaksije i kvazari. RADIO GALAKSIJE KVAZARI -vangalaktički objekti koji vizualno izgledaju kao zvijezde , ali emitiraju mnogo više energije od stotine galaksija zajedno . Nalaze se na ogromnim udaljenostima . • U antici zvijezde su bile zamišljene pribodene za kruti nebeski svod postavljen iza Saturna, a Zemlja je bila u središtu malog svijeta. • Otkada se prišlo mjerenjima svemir je „narastao”. Veličina koju ono obasjava, brzina kojom se svjetlost širi, prikazuje drukčiji, veći svemir. SUNCE JE ZVIJEZDA Sunce svake sekunde izrači energiju od 4·10 26 J tj . snaga zračenja Sunca je 4·10 26 W . Sunce je prosječna je zvijezda, 109 puta je veća od Zemlje s temperaturom na površini od 5500 0C , a svjetlost do Zemlje dolazi za 8 minuta. SUNCE • Zvijezda • Fuzija vodika u helij pri čemu se svake sekunde oslobodi energija dovoljna čovječanstvu za više od 1000 godina • Udaljenost od Zemlje: 147,1 milijun km – 1 AJ • 109 Fotonu – svjetlosti treba 30000 godina da iz jezgre stigne • Promjer: Zemljinih na površinu Sunca, a samo 8,3 minute da stigne na Zemlju • Masa: 332,000 Zemljinih Diferencijska rotacija Sunca životnog vijeka • Starost:• 4,6 mlrd godina – polovica Na ekvatoru se okrene svakih 25.4 dana • Sastav vanjskih 73% vodik , 25% helij i Na slojeva polovimaSunca: se okrene svakih 35 dana 2% drugih elemenata • reakcijama Temperatura u jezgre: milijunase K helij, • Nuklearnim jezgri15stvara pozitroni, neutrini, toplina i svjetlost STRUKTURA SUNCA 1. Jezgra Prominencija 2. Radijacijska zona 3. Konvekcijska zona 4. Fotosfera 5. Kromosfera 6. Prijelazna zona Vjetar 7. Korona 8. Sunčev vjetar Pjege KAKO JE SUNCE IZGRAĐENO ? • Sunce je kugla od jako vrućeg plina koji gravitacijska privlačna sila drži na okupu. • Vidljivi slojevi Sunca čine njegovu atmosferu. Niži dio Sunčeve atmosfere je fotosfera („svjetlosna sfera”) iz koje dolazi zračenje. • Fotosfera je debela svega nekoliko stotina kilometara. U njoj se zapažaju Sunčeve pjege. SUNČEVE PJEGE - Mjesta na Sunčevoj površini koja su tamnija i hladnija u odnosu na čitavu fotosferu zovemo SUNČEVE PJEGE - Prvi su ih opazili kineski astronomi prije 2 000 god. vjerujući da su u atmosferi - Galileo Galilei je 1609. prvi spoznao kako nastaju i da se nalaze na Sunčevoj površini Snimka Sunca u rendgenskoj svjetlosti oslikava visoke dijelove Sunčeve atmosfere, kromosferu („sfera boja”), debljine 15000 km, te koronu („kruna”). Na većim je visinama plin veoma rijedak. Zato se korona najbolje vidi tek u vrijeme pomrčine. KROMOSFERA POJAVE NA POVRŠINI I DUBINI SUNCA • U dubinu Sunca ne vidimo , no otuda struji snažna energija i zagrijava čitavo Sunce . • Energija (toplina) se iz unutrašnjosti Sunca se zbog velike gustoće Sunčeve tvari rasprostire sporo. Treba proći oko milijun godina . • Iz zone nuklearnih reakcija energija se prenosi putem zračenja ( rendgensko , ultraljubičasto , vidljivo ) . • Blizu površini Sunca energiju prenose vrući plinoviti mjehuri . • Na površini Sunca Sunčeva tvar vrije , miješa se . POJAVE NA POVRŠINI I U DUBINI SUNCA FOTOSFERA Sunčeva dva lica "mirno" Sunce "aktivno" Sunce Sunčeve pjege i prominencije H - alfa filtar (656,28 nm)- propusnost 0,05 nm Zvjezdarnica Zagreb - 7. ožujka 2011. bijela svjetlost TEMPERATURA PROMINENCIJE • p· V = N· k ·T • izobarni proces : pk = pp = p • korona : p· V = Nk· k ·Tk • prominencija : p· V = Np· k ·Tp • Np· k ·Tp = Nk· k ·Tk • Tp = N k· Tk / Np Opasno lice Sunca u ekstremno ultraljubičastom zračenju "Bljeskovi" EUV i X-zračenja dolaze do Zemlje za 8 minuta uzrokovajući dodatnu ionizaciju mikrovalno zračenje zastoj GPS prijemnika "zasljepljenje" instrumenata nor. na satelitu SOHO Koronograf umjetna potpuna pomrčina Sunca CME ( CORONAL MASS EJECTIOM) CME i koronine šupljine 1000 – 4000 km/s masa do 100.106 t energija 1026 J Učestalost 0,5 – 5 po danu koronine šupljine područja male gustoće - otvorene silnice magnetskog polja spora komponenta Sunčeva vjetra 400 km/s brza komponenta Sunčevog vjetra 750 km/s (veća temperatura, manja gustoća) KORONINI IZBAČAJI PLAZME VELIKE ENERGIJE CME - protoni i magnetsko polje dolaze za dan- dva do Zemlje promjene magn. polja i druge posljedice SOHO L1 ne dolaze svi do Zemlje Utjecaj Sunčeve aktivnosti na stanje heliosfere zračenje + magnetsko polje + čestice (kozmičko zračenje) (Sunčeva) heliosfera Utjecaj na cijeli Sunčev sustav - helisoferu Praćenje Sunčeve aktivnosti Uočavanje Sunčevih pjega - drevni Kinezi zapisi o intenzitetu polarne svjetlosti - posredni pokazatelj sustavna opažanja od upotrebe teleskopa, dopllergram, magnetogram, koronograf suvremena opažanja - širi spektar zračenja, sateliti, helioseizmologija.. Danas - sustavna praćenja sa zemaljskim i svemirskim teleskopima i instrumentima. Izrada crteža (snimaka) fotosfere Datum i vrijeme opažanja Opažački uvjeti - vidljivost... Fizički elementi (godišnjak) Broj grupa, zasebnih pjega (Wolfov broj) Označavanje grupa pjega i tipova po Zürichškoj klasifikaciji Dnevni hod POJAVE NA POVRŠINI I U DUBINI SUNCA • Sunčeve pjege ukazuju na aktivnost Sunca, oko pjega se prostiru svjetlije plohe više temperature - baklje. • Iz pjega izviru snažna magnetska polja, iz tih polja struje ionizirani plinovi. Najbrže izbačene čestice se nazivaju Sunčeve kozmičke zrake, one stvaraju u Zemljinoj atmosferi pojavu polarne svjetlosti. • Iznad fotosfere dižu se bodlje – spikule te prominencije (protuberancije). • Prominencija ima raznih – petljastih, eruptivnih, mirnih. Po Sunčevu krugu pružaju se u obliku tamnih traka (filamenti), a izvan ruba viđaju se nalik velikim vodoskocima. • Koronine kodenzacije su oblaci visokotemperaturnog plina u koroni (1 – 10 mil. 0C ) najbolje se vide u rengenskoj „svjetlosti”, iz dijelova korone struji Sunčev vjetar. Granule Sunčeve pjege SUNČEVO MAGNETSKO POLJE Sunčevo magnetsko polje je približno dipolno, sa silnicama koje izlaze iz jedne, a ulaze u drugu hemisferu, ali zbog diferencijalne rotacije, silnice magnetskog polja se izobliče. Sunce ne rotira poput krutog tijela, već ekvatorska područja imaju veću kutnu brzinu, a polarna manju. MAGNETSKO POLJE JE UZROK SUNČEVIH PJEGA! Kada jakost magnetskog polja postane veća od kritične, magnetsko polje postaje nestabilno i njegovi dijelovi počinju izranjati na površinu. Na tim mjestima nastaju bipolarne grupe Sunčevih pjega: sve grupe na jednoj hemisferi (polovici Sunca) imaju isto ustrojstvo npr. zapadni dio (tzv. pjege vodilje) pokazuje sjeverni magnetski polaritet (silnice “izlaze” iz Sunca), a istočni dio (pjege pratilje) južni polaritet (silnice “ulaze” u Sunce). U isto vrijeme, na suprotnoj hemisferi vodilje su južnog polariteta, a pratilje sjevernog. PROMINENCIJE PROMINENCIJE ROTACIJA SUNCA • Kao i svako drugo nebesko tijelo, Sunce se okreće oko svoje osi. • Najprije se okrenu ekvartorski krajevi – za 25 dana (siderički), a 27 dana (sinodički) • polarnim krajevima za jedan okret treba do 30 dana (siderički) i 32 (sinodički). SUNCE - PODATCI • Promjer Sunca iznosi 1 400 000 km, odnosno 109 puta više od Zemljina promjera. Sunčev promjer vidimo pod kutom od 0,5 stupnjeva – njegov prividni promjer ( i Mjesec ima takav prividni promjer ! ). • Masa Sunca je 333000 puta veća o Zemljine , a 750 puta veća od mase svih planeta . • Akceleracija sile teže je oko 28 puta veća nego na Zemlji . • Prosječna gustoća Sunca je nešto veća od vode – 1.4 puta. Izvanjski slojevi su rjeđi od Zemljine atmosfere, no s dubinom im raste gustoća. CIKLUSI SUNČEVE AKTIVNOSTI • Pojave na Suncu nisu uvijek jednako česte . Brojnost pjega i drugih pojava se jako mijenja . Sunčeva aktivnost se odvija u 11-godišnjim ciklusima . Aktivnost Sunca se određuje Wolfovim brojem po formuli : R = 10·g + f R- Wolfov broj g- broj grupa pjega f- ukupan broj pjega Napomena : Samo jedna usamljena pjega negdje na Suncu se računa kao jedna grupa pjega . Primjer : g = 4 , f = 23 R=? R = 10·g + f = 10·4 + 23 = 63 . ZADATAK • U trenutku kad je nacrtana ova slika međunarodni Wolfov boj je bio R = 98. • a) Koliki je broj pjega na crtežu ? • b) Koliki je broj grupa pjega ? • c) Odredite opažački Wolfov broj ( R0) ? • d) Odredite opažačku konstantu k . • Odgovori : a) 13 , b) 6 , c) R 0 = 10·g + f = 73 , d) k= R/R0 = 98/73 = 1,34. CIKLUS SUNČEVE AKTIVNOSTI Vremenski period u kojem Sunčevo magnetsko polje od “mirnog” postane vrlo “dinamično” traje otprilike 11 godina i pratiti ga pomoću broja Sunčevih pjega već puno stoljeća. SUNČEV MAKSIMUM (OKO 3 GODINE) Yohkoh/SXT razvoj Sunčeve aktivnosti od minimuma do maksimuma koronine šupljine - za maksimuma u nižim heliografskim širinama APSORPCIJSKI SPEKTAR SUNCA IONIZIRANI PLIN • Ionizirani plin je plin koji se sastoji od ioniziranih atoma (atomi kojim imaju manjak ili višak elektrona). • Sunce je građeno od 75% vodika i 29% helija. • Plin vodik čine 1 proton i 1 elektron koji ga čine neutralnim, ali ako se izbije elektron vodik postaje pozitivno nabijen. • Ionizirani plin se još naziva plazma ( 4 agregatno stanje ) . IONIZIRANI PLIN • HI- neutralni atom vodika • HII – ionizirani atom vodika • HeI – neutralni atom helija • HeII- jedanput ionizirani atom helija • HeIII – dva puta ionizirani atom helija • Ion je toliko pozitivan koliko koliko elektrona izađe iz atoma. • Atomi drugih elemenata imaju složeniju jezgru i elektronski omotač , pa je potrebno privesti drugačiju energiju, a u plinovima energija je usredotočena brzinom gibanja čestica (temperatura). • Pa pri njihovim sudarima dolazi do ionizacije. • Ionizirani atomi su „manji” od neutralnih, pa se time postiže veća gustoća. Na taj način su izgrađeni bijeli patuljci koji dostižu gustoću milijun puta višu od vode. • Neutronska zvijeze (pulsari) još su manji od bijelih patuljaka, jer se sastoje od neutrona koji su gusto zbijeni. Gustoća im je veća od gustoće Zemlje oko 1012 puta . • Gustoća i veličina zvijezde ovisi u kakvom je stanju njihova tvar, odnosno njihovi atomi. GUSTOĆA TVARI Razmotri : 1. Što je izvor Sunčeve energije i kako se ona prenosi kroz Sunce ? 2. Koje se pojave zbivaju u fotosferi i iznad nje ?