ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE

  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 03.07.21, 17:42
    Reakcje syntezy w jądrze uwalniają także neutrina słoneczne, lecz one w przeciwieństwie do fotonów rzadko oddziałują z materią i prawie wszystkie wydostają się ze Słońca. Przez wiele lat pomiary neutrin słonecznych wykazywały mniejszą ich liczbę, niż wskazywała teoria. Liczba rejestrowanych neutrin elektronowych była 3 razy mniejsza od oczekiwanej. Różnica ta została wyjaśniona w 2001 roku przez odkrycie oscylacji neutrin: Słońce emituje przewidywaną przez teorię liczbę neutrin, ale detektory nie wykrywały 2/3 z nich, dlatego że neutrina zmieniły swoją liczbę kwantową zwaną zapachem (przekształciły się w neutrina mionowe lub taonowe) i stały się niewykrywalne, zanim dotarły do detektorów
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 03.07.21, 17:46
    W warstwach leżących dalej niż 25% promienia słonecznego od środka Słońca nie zachodzi już praktycznie przemiana jądrowa pierwiastków i generowanie ciepła, a jedynie przewodzenie ciepła pochodzącego z jądra, dlatego w stosunku do tych warstw używa się wspólnego określenia otoczka[65]. Według obecnego modelu Słońca pierwszą z nich, licząc od jądra, rozciągającą się do około 70% promienia słonecznego jest warstwa promienista. Materia słoneczna jest w niej wystarczająco gorąca i gęsta, by, podobnie jak w jądrze, składała się z jonów i elektronów. W tych warunkach promieniowanie cieplne jest podstawowym sposobem przekazywania energii z jądra. W strefie tej wraz ze wzrostem odległości od jądra temperatura spada z około 7 do 2 mln kelwinów; odpowiadający tej zmianie gradient temperatury jest mniejszy niż gradient adiabatyczny dla plazmy, dlatego nie zachodzi konwekcja. Przekazywanie energii odbywa się przez oddziaływanie promieniowania cieplnego z cząstkami tworzącymi plazmę; jony wodoru i helu oraz elektrony emitują fotony, które pokonują jedynie niewielki dystans i są pochłaniane przez inne jony
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 03.07.21, 17:55
    Brak konwekcji w jądrze Słońca i strefie promienistej sprawia, że do strefy „spalania” wodoru nie dopływa nowe paliwo (wodór), także produkty przemian jądrowych nie wypływają w stronę powierzchni. W strefie promienistej gęstość spada stukrotnie, od 20 do 0,2 g/cm³
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 03.07.21, 17:56
    Strefę promienistą od strefy konwekcyjnej oddziela warstwa przejściowa, tzw. tachoklina. Jest to obszar, w którym zachodzi gwałtowna zmiana charakteru wielkoskalowego ruchu materii pomiędzy jednolitym obrotem w strefie radiacyjnej a rotacją różnicową w strefie konwekcyjnej, co skutkuje dużym ścinaniem – stanem, w którym kolejne poziome warstwy przesuwają się jedna względem drugiej[66]. Ruchy płynu występujące w wyższej strefie konwekcyjnej zanikają powoli w głąb tej warstwy, przy dnie dopasowując się do zachowania strefy promienistej. Istnieje hipoteza, że słoneczne pole magnetyczne jest wytwarzane przez mechanizm dynama magnetohydrodynamicznego w tej strefie przejściowej
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 03.07.21, 18:00
    W zewnętrznej warstwie Słońca, od jego powierzchni do głębokości około 200 000 km (70% promienia słonecznego od centrum), temperatura jest niższa niż w strefie promienistej a cięższe atomy nie są całkowicie zjonizowane. W rezultacie transport ciepła przez promieniowanie jest mniej wydajny. Materiał ogrzewany w tachoklinie, zyskując ciepło, którego nie jest w stanie wypromieniować do wyższych warstw, rozszerza się, przez co zmniejsza się jego gęstość, co pozwala mu unosić się. W rezultacie rozwija się konwekcja termiczna: komórki konwekcyjne wynoszą większość ciepła na zewnątrz, aż do fotosfery. Gdy materia ochłodzi się w fotosferze, jej gęstość wzrasta i opada do podstawy strefy konwektywnej i cykl się powtarza. W fotosferze temperatura spada do 5700 K, a gęstość do 0,2 g/m³ (około 1/6000 gęstości powietrza na poziomie morza)
  • madohora Re: HYBRYDOWE ZAĆMIENIE SŁOŃCA 03.07.21, 18:01
    Kolumny gorącej materii wznoszącej się w strefie konwekcyjnej tworzą ślad na powierzchni Słońca w postaci granulacji powierzchni i supergranulacji. Powierzchnia Słońca pokryta jest komórkami konwekcyjnymi w kształcie wielokątów o rozmiarach rzędu 1000 km zwanych granulami. Jaśniejszy obszar granuli tworzy wznosząca się z prędkością dochodzącą do 1500 km/h gorąca materia z wnętrza Słońca, ciemniejsze linie między granulami to obszary zimniejszej zapadającej się plazmy. Granule różnią się wielkością, jasnością i czasem życia. Istniejące granule zanikają i tworzą się nowe, jedna granula istnieje przez 5–10 min, większe granule istnieją dłużej. W pomiarach dopplerowskich prędkości materii fotosfery ukazuje się struktura o komórkach wielkości ponad 30 000 km zwana supergranulacją, a także komórki konwekcyjne o jeszcze większych rozmiarach, rzędu 200 000 km
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 03.07.21, 18:07
    Turbulentna konwekcja w zewnętrznej części Słońca powoduje powstanie dynama o małej skali, które generuje lokalne pola magnetyczne o własnych biegunach północnych i południowych rozrzucone po całej powierzchni Słońca. Komórki konwekcyjne na Słońcu są komórkami Bénarda, dlatego przybierają kształt podobny do graniastosłupów sześciokątnych
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 03.07.21, 18:07
    https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/90/Supergranulation.jpg/330px-Supergranulation.jpg
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 03.07.21, 18:09
    Widoczna gołym okiem powierzchniowa warstwa Słońca to fotosfera. Z definicji wynika, że w warstwie tej powstaje większość fotonów opuszczających Słońce. Fotosfera ma grubość około 400 km, choć warstwa ta stanowi niewielką część promienia gwiazdy, zachodzą w niej ważne zjawiska, a właściwości budującej ją materii zmieniają się znacznie. W warstwie tej wraz z wysokością ciśnienie spada od 16 do 0,68 kPa (0,16–0,0068 ciśnienia atmosferycznego na Ziemi), temperatura spada od 7610 do 4465 K[70]. Poniżej fotosfery Słońce jest niemal nieprzezroczyste dla światła widzialnego, przez co występuje w niej konwekcja[71]. Powyżej fotosfery światło słoneczne rozchodzi się niemal swobodnie w przestrzeni, a energia w postaci światła opuszcza Słońce. Własności optyczne fotosfery wynikają z obecności w niej jonów H−, które łatwo pochłaniają i emitują światło widzialne. W fotosferze jeden jon wodorkowy przypada na 10 mln atomów wodoru, a na szczycie fotosfery (4400 K) nie występują one niemal wcale, a wodór przestaje niemal przeźroczysty dla światła. Pomimo że jest ich tak niewiele, to one mają duży wpływ na spektrum promieniowania gwiazd, których atmosfera składa się głównie z wodoru. Światło widzialne, które dociera do Ziemi, jest wytwarzane, gdy elektrony przyłączają się do atomów wodoru, tworząc jony H−[73][74]; większość światła opuszczającego Słońce powstaje w najniższych 100 km fotosfery[70]. W 1 m³ fotosfery znajduje się średnio około 1023 cząsteczek (0,37% gęstości cząstek w atmosferze ziemskiej na poziomie morza). Fotosfera jest zjonizowana w niewielkim stopniu (około 3%), prawie cały wodór istnieje w formie atomowej. Fotosfera jest nieco bardziej przezroczysta niż czyste powietrze na Ziemi. Ponieważ górna część fotosfery jest zimniejsza niż dolna, tarcza Słońca oglądana po skosie zawiera więcej promieniowania z wyższych warstw niż oglądana prostopadle do powierzchni, co sprawia że tarcza słoneczna jest ciemniejsza przy krawędzi (limbie); zjawisko to znane jest jako pociemnienie brzegowe. Promieniowanie Słońca w zakresie widzialnym jest najintensywniejsze w żółto-zielonej części widma i chociaż w rzeczywistości ma barwę białą, obserwowane z powierzchni Ziemi może wydawać się żółte ze względu na dość mocne rozpraszanie światła niebieskiego w atmosferze. Widmo promieniowania słonecznego (temperatura barwowa) odpowiada widmu ciała doskonale czarnego o temperaturze ok. 5900 K, z maksimum przy długości fali około 500 nm, przeplecione liniami absorpcyjnymi (tzw. liniami Fraunhofera) pochodzącymi od gazów w rozrzedzonych warstwach leżących powyżej fotosfery. Jeżeli jako punkt odniesienia zostanie przyjęty standardowy iluminant D65, to względem niego światło słoneczne przed wejściem w atmosferę Ziemi ma barwę, którą można określić jako brzoskwiniowo różową, w przestrzeni barw SRGB jest to #fff3ea, a w CIEXYZ x=0,3259, y=0,3379
    Podczas wczesnych badań widma optycznego fotosfery stwierdzono, że niektóre linie absorpcyjne nie pasują do żadnego pierwiastka chemicznego, jaki był znany wówczas na Ziemi. W 1868 roku Norman Lockyer postawił hipotezę, że te linie absorpcyjne reprezentują nieznany wcześniej pierwiastek, który nazwał hel od greckiego boga Słońca Heliosa. Dwadzieścia pięć lat później hel wyizolowano na Ziemi
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 03.07.21, 18:10
    Części Słońca położone poza fotosferą są określane łącznie jako atmosfera słoneczna. Mogą być one obserwowane dzięki teleskopom rejestrującym promieniowanie elektromagnetyczne od fal radiowych przez światło widzialne do promieniowania gamma. Poza fotosferą znajduje się pięć głównych obszarów: warstwa minimum temperaturowego, chromosfera, warstwa przejściowa, korona słoneczna i heliosfera
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 03.07.21, 18:10
    Najchłodniejszym obszarem Słońca jest warstwa minimum temperaturowego, około 500 km nad fotosferą, gdzie temperatura spada do około 4100 K. Jest ona dostatecznie niska, aby możliwe było istnienie molekuł prostych związków chemicznych (tlenku węgla, wody), które można wykryć w widmie absorpcyjnym
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 03.07.21, 18:19
    Chromosfera, warstwa przejściowa i korona są znacznie gorętsze niż powierzchnia Słońca Zjawisko to nie zostało jednoznacznie wyjaśnione; zebrane dowody wskazują, że fale Alfvéna mogą mieć wystarczająco dużą energię, aby ogrzewać koronę
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 03.07.21, 18:19
    Powyżej warstwy minimum temperaturowego znajduje się warstwa o grubości około 2000 kilometrów, w której widmie dominują linie emisyjne i absorpcyjne. Nazywa się ją „chromosferą” od greckiego χρώμα (chroma), oznaczającego „kolor”, ponieważ chromosfera jest widoczna podczas zaćmień Słońca jako kolorowy błysk na początku i na końcu fazy całkowitego zaćmienia[82]. Temperatura w chromosferze stopniowo wzrasta z wysokością do około 20 000 K u szczytu warstwy. W górnej części chromosfery hel staje się częściowo zjonizowany
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 03.07.21, 18:20
    Powyżej chromosfery znajduje się cienka (około 200 km) warstwa przejściowa, w której temperatura wzrasta gwałtownie z około 20 000 K w górnej chromosferze do blisko miliona kelwinów, temperatury charakterystycznej dla korony słonecznej. Wzrost temperatury jest ułatwiony przez pełną jonizację helu w obszarze przejściowym, która znacznie zmniejsza radiacyjne ochładzanie plazmy. Warstwa przejściowa nie występuje na ściśle określonej wysokości, ale raczej stanowi rodzaj „halo” wokół przejawów aktywności chromosferycznej, jak spikule i filamenty, i jest w stałym, chaotycznym ruchu[82]. Z powierzchni Ziemi trudno jest obserwować warstwę przejściową, ale jest ona dobrze widoczna z przestrzeni kosmicznej przez instrumenty wrażliwe na skrajny ultrafiolet
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 03.07.21, 18:29
    Korona słoneczna jest następną warstwą atmosfery Słońca. Niska korona, bliżej powierzchni Słońca, ma gęstość cząstek około 1015-10 16 m−3[e][83]. Średnia temperatura korony i wiatru słonecznego to 1 000 000–2 000 000 K; w najgorętszych obszarach osiąga 8 000 000–20 000 000 K. Chociaż nie istnieje kompletna teoria, która wyjaśniałaby temperaturę korony, przynajmniej część jej ciepła generuje rekoneksja magnetyczna. Korona jest rozszerzoną, zewnętrzną atmosferą Słońca, która ma objętość znacznie większą niż objętość zawarta w obrębie fotosfery. Fale na zewnętrznej powierzchni korony, które losowo rozchodzą się na jeszcze większą odległość od Słońca, nazywa się wiatrem słonecznym; rozchodzi się on w obrębie całego Układu Słonecznego
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 03.07.21, 18:30
    Heliosfera – rzadki, najbardziej zewnętrzny obszar atmosfery Słońca – jest wypełniona plazmą wiatru słonecznego. Jej wewnętrzną granicę wyznacza obszar, w którym przepływ wiatru słonecznego staje się szybszy niż prędkość fal Alfvéna, około 20 promieni słonecznych (0,1 au) od środka gwiazdy. Turbulencja i siły dynamiczne działające w heliosferze nie mogą wpływać na kształt korony słonecznej, ponieważ informacje (odkształcenia) mogą podróżować tylko z prędkością fal Alfvéna. Wiatr słoneczny przemieszcza się na zewnątrz w sposób ciągły przez heliosferę, formując pole magnetyczne Słońca na kształt spirali Archimedesa, aż osiągnie heliopauzę, ponad 50 au od Słońca. W grudniu 2004 roku sonda Voyager 1 przekroczyła szok końcowy, wewnętrzną granicę heliosfery, a w 2012 roku wydostała się poza heliopauzę. Obie sondy Voyager rejestrowały podwyższony poziom wysokoenergetycznych cząstek w miarę zbliżania się do tej granicy
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 03.07.21, 18:31
    Heliosfera rozciąga się daleko poza obszar planet Układu Słonecznego i orbity obiektów Pasa Kuipera, takich jak Pluton. Heliopauza wyznacza granicę wpływu Słońca, poza którą rozpościera się ośrodek międzygwiazdowy. Pole grawitacyjne Słońca dominuje na większym obszarze, utrzymując obłok Oorta rozciągający się daleko poza granicę heliosfery
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 03.07.21, 18:36
    Słońce jest gwiazdą magnetycznie aktywną, ma silne pole magnetyczne, które w małej skali zmienia się nieustannie, a co około jedenaście lat, w pobliżu maksimum słonecznego zmienia biegunowość[90]. Pole magnetyczne Słońca powoduje wiele efektów, które są zbiorczo nazywane aktywnością słoneczną, w tym plamy na powierzchni Słońca, rozbłyski i zmiany wiatru słonecznego, który niesie materię poprzez Układ Słoneczny (tzw. pogoda kosmiczna). Wpływ aktywności słonecznej na Ziemię przejawia się m.in. w występowaniu zórz na umiarkowanych i wysokich szerokościach geograficznych, zakłóceniach łączności radiowej i przesyłu prądu elektrycznego. Odegrała ona najprawdopodobniej dużą rolę w powstaniu i ewolucji Układu Słonecznego. Aktywność słoneczna zmienia także strukturę zewnętrznej atmosfery Ziemi
  • madohora Re: HYBRYDOWE ZAĆMIENIE SŁOŃCA 03.07.21, 18:37
    Cała materia w Słońcu występuje w postaci gazu, a w wysokich temperaturach plazmy. Dzięki temu Słońce może obracać się szybciej na równiku (około 25 dni) niż w wyższych szerokościach heliograficznych (około 35 dni w pobliżu biegunów). Rotacja różnicowa Słońca powoduje skręcenie linii jego pola magnetycznego, tworząc pętle pola magnetycznego wznoszące się z powierzchni Słońca i powodując powstawanie plam słonecznych i protuberancji (patrz: rekoneksja magnetyczna). Ten ruch napędza dynamo słoneczne i 11-letni cykl aktywności słoneczne
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 03.07.21, 18:38
    Słoneczne pole magnetyczne znacznie wykracza poza granice samego Słońca. Plazma wiatru słonecznego niesie pole magnetyczne w przestrzeń międzyplanetarną, tworząc tzw. międzyplanetarne pole magnetyczne. Ponieważ plazma może poruszać się tylko wzdłuż linii pola magnetycznego, międzyplanetarne pole magnetyczne jest początkowo rozciągnięte radialnie od Słońca. Ponieważ pola na północ i na południe od równika słonecznego mają różne bieguny, z wektorem indukcji wskazującym w stronę Słońca bądź odwrotnie, w płaszczyźnie równikowej Słońca istnieje cienka warstwa graniczna, wzdłuż której płynie słaby prąd – tzw. heliosferyczna warstwa prądowa (ang. heliospheric current sheet[86]). W większej odległości obrót Słońca skręca pole magnetyczne i tę warstwę w kształt spirali Archimedesa, tworząc strukturę zwaną spiralą Parkera. Międzyplanetarne pole magnetyczne jest o wiele silniejsze niż składowa dipolowa słonecznego pola magnetycznego, która na powierzchni fotosfery ma indukcję od 50 do 400 μT i maleje z odwrotnością sześcianu odległości od Słońca, do około 0,1 nT przy orbicie Ziemi. Jednakże zgodnie z obserwacjami sond kosmicznych, międzyplanetarne pole magnetyczne w pobliżu Ziemi ma wartość 5 nT, około sto razy większą[96]. Różnicę powodują pola magnetyczne generowane przez prądy elektryczne, płynące w plazmie pochodzącej ze Słońca.
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 03.07.21, 18:41
    Słońce składa się głównie z dwóch pierwiastków chemicznych: wodoru i helu; stanowią one w fotosferze odpowiednio 74,91% i 23,77% masy, pozostałe pierwiastki stanowią 1,33. Wszystkie cięższe pierwiastki, zwane w astronomii metalami, to głównie tlen (około 1% masy), węgiel (0,3%), neon (0,2%) i żelazo (0,2%)
  • madohora Re: HYBRYDOWE ZAĆMIENIE SŁOŃCA 03.07.21, 18:41
    Słońce odziedziczyło skład chemiczny po ośrodku międzygwiazdowym, z którego powstało. Wodór i hel, które zawiera, zostały wytworzone w procesach pierwotnej nukleosyntezy, a „metale” zostały wyprodukowane przez nukleosyntezę we wcześniejszych pokoleniach gwiazd, które zakończyły swoje życie i zwróciły swoją materię do ośrodka międzygwiezdnego przed powstaniem Słońca. Skład chemiczny fotosfery jest zwykle uważany za reprezentatywny dla pierwotnego składu Układu Słonecznego. Jednakże od czasu, gdy Słońce powstało, część helu i cięższych pierwiastków opadła w głąb gwiazdy z fotosfery. Dlatego stężenie helu w dzisiejszej fotosferze jest zmniejszone, a metaliczność stanowi tylko 84% metaliczności, jaką miało Słońce w fazie protogwiazdy (przed rozpoczęciem syntezy jądrowej w jądrze). Słońce w fazie protogwiazdy zawierało przypuszczalnie 71,1% wodoru, 27,4% helu i 1,5% metali
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 03.07.21, 18:43
    W wewnętrznej części Słońca synteza jądrowa zmieniła skład materii, przekształcając część wodoru w hel. Najgłębsza część Słońca zawiera obecnie mniej więcej 60% helu przy niezmienionej zawartości metali. Ponieważ we wnętrzu Słońca energia jest przenoszona przez promieniowanie, a nie konwekcję (patrz strefa promienista powyżej), produkty syntezy z jądra nie wzniosły się do fotosfery
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 03.07.21, 18:50
    „Spalanie” wodoru w centrum tworzy obszar wypełniony „helowym popiołem”, przekształcanie wodoru w hel, stopniowo słabnie w centrum Słońca i przechodzi do coraz wyższych warstw. Ten proces będzie trwał dalej i doprowadzi w końcu do tego, że Słońce opuści ciąg główny, by stać się czerwonym olbrzymem
  • madohora Re: ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE 03.07.21, 18:51
    Zawartość cięższych pierwiastków jest typowo badana za pomocą spektroskopii fotosfery Słońca i porównywana ze składem meteorytów szczególnie chondrytów węglistych, które nigdy nie były ogrzane do temperatury topnienia. Dzięki temu mogły zachować pierwotny skład mgławicy przedsłonecznej. Te dwie metody na ogół dają zgodne wyniki. Zawartość litu w porównaniu do innych metali w fotosferze Słońca jest około 150 razy mniejsza niż w meteorytach, a boru i berylu porównywalna[98]. Mała zawartość litu wskazuje na jego ubywanie w procesie Li + H = 2He, zachodzące w takim obszarze Słońca, by zachodziła wymiana materii między wierzchnimi warstwami Słońca a miejscem zachodzenia reakcji. Rozważano możliwość zachodzenia tego procesu w centrum Słońca w fazie protogwiazdy oraz w dolnej części strefy konwektywnej, gdy Słońce było już na ciągu głównym, a jego centrum było promieniste. Wykazano jednak, że temperatura w strefie konwekcji była zawsze zbyt mała, by zachodziło w niej „spalanie” litu
Pełna wersja