Aktywność magnetosfery i zaburzenia w wietrze słonecznym.

Podobne dokumenty
Niezwykle silne burze pogody kosmicznej: październik-listopad 2003

28 października. 20 listopada widoczne wcześniej trzy grupy plam pojawiły się ponownie i ponownie towarzyszyły im wielkie rozbłyski słoneczne.

Od centrum Słońca do zmian klimatycznych na Ziemi

Pola Magnetyczne w Układzie Słonecznym

O aktywności słonecznej i zorzach polarnych część I

Pulsacje Pc1/Pc5 Kilometrowego Promieniowania Radiowego Ziemi (AKR)

Pulsacje Kilometrowego Promieniowania Radiowego Ziemi (AKR) na częstotliwościach magnetosferycznych pulsacji Pc1

Aktywne Słońce. Tomasz Mrozek. Instytut Astronomiczny. Uniwersytet Wrocławski

Słońce i jego miejsce we Wszechświecie. Urszula Bąk-Stęślicka, Marek Stęślicki Instytut Astronomiczny Uniwersytetu Wrocławskiego

Koronalne wyrzuty materii

Podstawy Geomatyki Wykład XIV Pogoda kosmiczna

Aktywność Słońca. dr Szymon Gburek Centrum Badań Kosmicznych PAN : 17:00

Słońce to juŝ polska specjalność

Aktywne Słońce. Tomasz Mrozek. Instytut Astronomiczny. Uniwersytet Wrocławski

Słońce a sprawa ziemskiego klimatu

Następnie powstały trwały izotop - azot-14 - reaguje z trzecim protonem, przekształcając się w nietrwały tlen-15:

zorza w Finlandii

Rozważania rozpoczniemy od fal elektromagnetycznych w próżni. Dla próżni równania Maxwella w tzw. postaci różniczkowej są następujące:

VLF (Very Low Frequency) 15 khz do 30 khz

ELEMENTY GEOFIZYKI. Atmosfera W. D. ebski

Paweł Rudawy Zakład Heliofizyki i Fizyki Kosmicznej IA UWr

Odczarujmy mity II: Kto naprawdę zmienia ziemski klimat i dlaczego akurat Słooce?

Słooce. Tomasz Mrozek Instytut Astronomiczny UWr Zakład Fizyki Słooca CBK PAN

Zorza polarna, mechanizm powstania, metody prognozy występowania zjawiska

Zorza polarna- zjawisko świetlne obserwowane w górnej atmosferze w pobliżu biegunów

Wstęp do astrofizyki I

KONKURS PRZEDMIOTOWY Z FIZYKI dla uczniów gimnazjów. Schemat punktowania zadań

Ruch obiegowy Ziemi. Ruch obiegowy Ziemi. Cechy ruchu obiegowego. Cechy ruchu obiegowego

Budowa i ewolucja gwiazd I. Skale czasowe Równania budowy wewnętrznej Modele Diagram H-R Ewolucja gwiazd

Synteza jądrowa (fuzja) FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

Pole magnetyczne Wykład LO Zgorzelec

Teoria Wielkiego Wybuchu FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

1. Zebranie obciążeń na konstrukcję Oddziaływania wiatru. Wg PN-EN Dane podstawowe:

. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest porównanie na drodze obserwacji wizualnej przepływu laminarnego i turbulentnego, oraz wyznaczenie krytycznej licz

Krzysztof Gęsicki. Astrofizyka1. fizyka układu słonecznego. Wykładkursowydla2r.studiówAS1. wykład 1: współczesne obserwacje Słońca

LX Olimpiada Astronomiczna 2016/2017 Zadania z zawodów III stopnia. S= L 4π r L

Słońce. Mikołaj Szopa

Ruchy planet. Wykład 29 listopada 2005 roku

1. Obserwacje nieba 2. Gwiazdozbiór na północnej strefie niebieskiej 3. Gwiazdozbiór na południowej strefie niebieskiej 4. Ruch gwiazd 5.

PDF stworzony przez wersję demonstracyjną pdffactory

Grawitacja - powtórka

Właściwości chemiczne i fizyczne pierwiastków powtarzają się w pewnym cyklu (zebrane w grupy 2, 8, 8, 18, 18, 32 pierwiastków).

Poziom nieco zaawansowany Wykład 2

Budowa i ewolucja gwiazd I. Skale czasowe Równania budowy wewnętrznej Modele Diagram H-R Ewolucja gwiazd

Akrecja przypadek sferyczny

Od Wielkiego Wybuchu do Gór Izerskich. Tomasz Mrozek Instytut Astronomiczny UWr Zakład Fizyki Słońca CBK PAN

8. ZORZA POLARNA Promieniowanie słońca. O17-8 Zorza Granice8

Wpływ pogody kosmicznej na bezpieczeństwo przesyłania i przechowywania informacji elektronicznych

ETAP II. Astronomia to nauka. pochodzeniem i ewolucją. planet i gwiazd. na wydarzenia na Ziemi.

Zjawiska fizyczne. Autorzy: Rafał Kowalski kl. 2A

PARAMETRY I DANE ORBITALNE

II.6 Atomy w zewnętrznym polu magnetycznym

Kwantowe własności promieniowania, ciało doskonale czarne, zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne.

Przyspieszanie cząstek w źródłach kosmicznych

ANALITYKA W KONTROLI JAKOŚCI

Cząstki elementarne z głębin kosmosu

MAGNETYZM, INDUKCJA ELEKTROMAGNETYCZNA. Zadania MODUŁ 11 FIZYKA ZAKRES ROZSZERZONY

OPIS MODUŁ KSZTAŁCENIA (SYLABUS)

Nadprzewodniki. W takich materiałach kiedy nastąpi przepływ prądu może on płynąć nawet bez przyłożonego napięcia przez długi czas! )Ba 2. Tl 0.2.

ZAŁĄCZNIK 7 - Lotnicza Pogoda w pytaniach i odpowiedziach.

1. Zebranie obciążeń na konstrukcję Oddziaływania wiatru. wg PN-EN Dane podstawowe:

OPIS MODUŁ KSZTAŁCENIA (SYLABUS)

Anna Szabłowska. Łódź, r

NCBiR zadania badawcze IFPiLM. Marek Scholz

Wykład 1 i 2. Termodynamika klasyczna, gaz doskonały

ANALIZA OBSERWACYJNA GORĄCEJ PLAMY RADIOŹRÓDŁA PICTOR A W SZEROKIM ZAKRESIE WIDMA

Astrofizyka1 fizyka układu słonecznego

Układ krążenia krwi. Bogdan Walkowiak. Zakład Biofizyki Instytut Inżynierii Materiałowej Politechnika Łódzka Biofizyka 1

Sztuczny satelita Ziemi. Ruch w polu grawitacyjnym

1. Dane : DANE OGÓLNE PROJEKTU. Poziom odniesienia: 0,00 m.

Andrzej Jaśkowiak Lotnicza pogoda

Saturn. Voyager 2, 21 lipiec1981

Egzamin maturalny z fizyki i astronomii 5 Poziom podstawowy

X L = jωl. Impedancja Z cewki przy danej częstotliwości jest wartością zespoloną

Fizyka układów planetarnych. Wenus. Wykład 3

Meteorologia i Klimatologia

Tomasz Mrozek 1,2, Sylwester Kołomański 1 1. Instytut Astronomiczny UWr 2. Zakład Fizyki Słońca CBK PAN. Astro Izery

Prawo powszechnego ciążenia, siła grawitacyjna, pole grawitacyjna

Galaktyki aktywne I. (,,galaktyki o aktywnych jądrach'') (,,aktywne jądra galaktyk'') ( active galactic nuclei =AGN)

Alternatywne źródła energii. Elektrownie wiatrowe

WPŁYW ZAKŁÓCEŃ PROCESU WZBOGACANIA WĘGLA W OSADZARCE NA ZMIANY GĘSTOŚCI ROZDZIAŁU BADANIA LABORATORYJNE

Warunki uzyskania oceny wyższej niż przewidywana ocena końcowa.

Wpływ pól magnetycznych na rotację materii w galaktykach spiralnych. Joanna Jałocha-Bratek, IFJ PAN

Światła Północy Sierpnia 2012 (00:30-1:30 UT), Grenlandia (Dania)

GRAWITACJA MODUŁ 6 SCENARIUSZ TEMATYCZNY LEKCJA NR 2 FIZYKA ZAKRES ROZSZERZONY WIRTUALNE LABORATORIA FIZYCZNE NOWOCZESNĄ METODĄ NAUCZANIA.

Ćwiczenie 2 LABORATORIUM ELEKTRONIKI POLITECHNIKA ŁÓDZKA KATEDRA PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH I OPTOELEKTRONICZNYCH

Globalne ocieplenie okiem fizyka

pobrano z serwisu Fizyka Dla Każdego zadania fizyka, wzory fizyka, matura fizyka

Diagram Hertzsprunga Russela. Barwa gwiazdy a jasność bezwzględna

To ciała niebieskie o średnicach większych niż 1000 km, obiegające gwiazdę i nie mające własnych źródeł energii promienistej, widoczne dzięki

SPIS TREŚCI ««*» ( # * *»»

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII

Układ Słoneczny Układ Słoneczny

KONKURS PRZEDMIOTOWY Z FIZYKI dla uczniów gimnazjów. Schemat punktowania zadań

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY z FIZYKI dla uczniów gimnazjum woj. łódzkiego w roku szkolnym 2013/2014 zadania eliminacji wojewódzkich.

Konkurs przedmiotowy z fizyki dla uczniów gimnazjów

Menu. Badania temperatury i wilgotności atmosfery

Tomasz Szumlak WFiIS AGH 03/03/2017, Kraków

GEOGRAFIA FIZYCZNA ŚWIATA. Tomasz Kalicki.

41R POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII. POZIOM ROZSZERZONY (od początku do końca)

Transkrypt:

Aktywność magnetosfery i zaburzenia w wietrze słonecznym. Piotr Koperski Obserwatorium Astronomiczne (Zakład Fizyki Wsokich Energii) Uniwersytet Jagielloński, Kraków 1

Zagadnienia Zródła i charakterystyka zmienności plazmy okołoziemskiej; Struktura magnetosfery; Elementy oddziaływania magnetosfery z wiatrem słonecznym; Wybrane obserwacje związków magnetosfera - wiatr słoneczny; Korelacje parametrów- niektóre nowe wyniki; Co z tego rozumiemy (a czego nie); 2

Ostatecznym źródłem aktywności magnetosfery jest Słońce. Nie interesują nas tutaj: Wpływ bezpośredni promieniowanie ( stały, wolnozmienny poziom plus zaburzenia : rozbłyski, dziury koronalne, rekonekcja itd.). Wpływ pośredni - poprzez wiatr słoneczny. Zaburzenia w wietrze słonecznym- źródła: niejednorodność i niestacjonarność (na Słońcu oraz w wietrze słonecznym). charakter turbulencji w wietrze słonecznym, struktura gwałtownych zjawisk : wyrzutów masy koronalnej(cme) lub fal uderzeniowych w wietrze słonecznym (CIR). 3

Zmienność Słońca Słońce w minimum- i w maksimum aktywności (widok z lewej). Słońce w okresie aktywności i poza nim (film_1). Petle w koronie sloneczne (film_2). Wyrzuty masy koronalnej, 11/2003- Helloween Magnetic Storm (satelita SOHO) (film_3). Zorza polarna podczas burzy magnetycznej 11/stycznia/1998 (ultrafiolet, satelita POLAR) (film_4). 4

Co wpływa na obserwowaną zmienność własności plazmy okołoziemskiej Zmienność źródła (Słońce) Wewnętrzna dynamika wiatru słonecznego Oddziaływanie z przeszkodą (magnetosfera) Wewnętrzna dynamika magnetosfery i sprzężenia z jonosferą 5

Wiatr Słoneczny (w okolicach Ziemi): Parametr: wartość typowa(min max): 3 (1 100) Prędkość średnia [km/s] 400 (200 900) Gęstość [1/cm^3] 6.5 (6.5 100) Strumień [1/(cm^2 s)] pole B [nt] 6 (0.2 80 ) Hel [%] 5 (0 25 ) Ciśnienie [npa] 2.4 (0+ 50) (w punkcie podsłonecznym) 6

Typowe obiekty- magnetosfery planet namagnesowanych. 7

Schemat oddziaływania magnetosfery z wiatrem słonecznym (Chapman, Ferraro, 1931) fala uderzeniowa kierunek do Słońca magnetopauza wiatr słoneczny 8

Odkształcenie ziemskiego pola magnetycznego (w porównaniu z pierwotnym dipolem) na skutek oddziaływania wiatru słonecznego wiatr słoneczny 9

Schemat oddziaływania magnetosfery z wiatrem slonecznym (J. Dungey, ok. 1961). Rekonekcja linii pola magnetycznego w wietrze słonecznym i pola ziemskiego (z lewej) oraz wynikająca stąd konwekcja plazmy w magnetosferze (nie pokazana) i w jonosferze (z prawej). 10

Konwekcja plazmy w magnetosferze (wskutek oddziaływaniem z wiatrem słonecznym) generuje prądy podłużne płynące do/z jonosfery. (McPherron, 2005, GEM) 11

Sprzężenie magnetosfera- jonosfera poprzez prądy podłużne 12

Zorza polarna- wynik (przede wszystkim) pobudzania przez magnetosferyczne elektrony (a czasem- jony). 13

Schemat magnetosfery ziemskiej (z zaznaczonymi wartościami prądów). 14

Schemat (uproszczony!) przepływu energii w systemie: wiatr słoneczny + magnetosfera + jonosfera 15

Pytania: Co to jest aktywność magnetosfery? Jak ją określać ilościowo? parametry fizyczne (które?) globalne indeksy aktywności (jakie?) Jak określać zaburzenia w wietrze słonecznym? parametry fizyczne (które?) zależności funkcyjne Jak stwierdzić czy/jak zależą one od siebie? 16

Przykład dynamiki magnetosfery (Od góry): 1. Rozerwanie warstwy prądowej w ogonie magnetosfery w czasie subburzy (i towarzysząca temu rekonfiguracja pola magnetycznego po stronie nocnej) (P.K., wg. Takahashi). 2. Injekcja gorącej plazmy w stronę ziemi (związana z rekonekcją) (G. Reeves). 17

Przykład dynamiki magnetosfery i jonosfery: (Rostoker et al., 1998) strumień relatywistycznych elektronów na orbicie geostacjonarnej (zewnętrzna część pasów radiacyjnych) oraz pole magnetyczne w rejornie zorzowym na powierzchni ziemi. 18

Przykład dynamiki magnetosferyzmienność pasów radiacyjnych. (Thorne, 2007) 19

Globalne indeksy aktywności magnetosfery / jonosfery: rodzina AE: aktywność prądu horyzontalnego w jonosferze strefy zorzowej, Dst: intensywność prądu pierścieniowego; Kp : zaburzenia magnetyczne na średnich szerokościach; Ion precipitation isotropic boundary ( b2i, dane z DMSP)- określa stopień wyciągnięcia magnetosfery po stronie nocnej (a więc pośredniopoziom energii zgromadzonej w wielkosklowej konfiguracji pola B) Intensywność świecenia owalu zorzowego (z danych satelity Polar)...(wiele innych). Problemy z indeksami aktywności: nie zawsze dostępne; parametryzują zjawiska tylko w ograniczonym zakresie ; który indeks wybrać?... 20

Pytanie: jaki rodzaj aktywności magnetosfery odpowiada zmienności wiatru słonecznego? Parametry wiatru słonecznego: ciśnienie; składowa z pola magnetycznego; składowa y pola elektrycznego. Wskaźniki aktywności magnetosfery: intensywność prądów zorzowych; intensywność prądu pierscieniowego. 21

Opis oddziaływania wiatru słonecznego z magnetosferą: Wiele parametrów: Bz określa możliwość rekonekcji na czole magnetosfery; Ey związany z możliwością rekonekcji, ciśnieniem dynamicznym wiatru słonecznego itd; Btot - określa strumień magnetyczny przekazywany do magnetosfery; p - ciśnienie wywierane przez wiatr słoneczny. n - związany z ciśnieniem dynamicznym wiatru słonecznego itd.; v związany z ciśnieniem dynamicznym, przekazem strumienia magnetycznego itd.; epsilon (Akasofu, Perraut 1978) określa energię przekazywaną z wiatru słonecznego; r = rekonekcyjny transfer strumienia magnetycznego (nowy parametr): (np. P. Newell, JGR 2007) 22

Przykład: zmienność parametrów wiatru słonecznego i warstwy plazmowej. (J. Borovsky, 2005) 23

Przykład: zmienność parametrów wiatru słonecznego i warstwy plazmowej. (J. Borovsky, 2005) 24

Przykład zależności od wiatru słonecznego. (Goldstein, 2006) Kształt i rozmiar plazmosfery (u góry) i pole magnetyczne wiatru słonecznego. 25

Przykład zależności od własności wiatru słonecznego. Zmienność plazmosfery i pasów radiacyjnych podczas burzy magnetycznej 26

Przykład zależności od własności wiatru słonecznego. Zasięg pasów radiacyjnych a prędkość wiatru słonecznego i aktywność Słońca 27

Przykład związków z wiatrem słonecznym. (Thorne 2007) 28

Przykład związków z wiatrem słonecznym. Widmo pulsacji pola magnetycznego w magnetosferze (orbita geostacjonarna) i w wietrze słonecznym (Kepko, Kivelson). 29

Korelacja 20 wybranych funkcji parametryzujących oddziaływanie wiatru słonecznego z magnetosferą oraz 10 wybranych indeksów aktywności. (Newell, 2007) 30

Przykład powyższych korelacji (Newell, 2007) 31

Wyniki powyższych korelacje : (Newell, 2007) Bardzo duże zbiory danych (2 cykle słoneczne, miliony pomiarów, stosunkowo długie przedziały danych- niewielkie fluktuacje), pomiary satelitarne i naziemne. Spośród 10 róznych parametrów aktywności magnetosfery, prawie wszystkie (za wyjątkiem Dst) wyraźnie najlepiej korelowały z r (wspolczynnik korelacji około 0.8) Dst najlepiej korelował z wielkością: r razy pierwiastek z ciśnienia. W wiekszości parametrów nie jest potrzebna akumulacja (sumaryczny efekt całkowania po czasie). Jedynie dla Dst- wyrażnie długi (72 poprzednie wartości). Wniosek 1: (jeden z kilku): rekonekcja jest najważniejsza. Wniosek 2: są niejasności odnośnie wewnętrznej dynamiki magnetosfery. 32