Słońce (zbiorczo)

[kanarkusmaximus]

To była chyba jedna z największych (znanych ) zagadek Słońca.

[Robek]

Robku, mówisz tutaj o długoterminowych zmianach w ilości emitowanej energii przez Słońce, tak?
Są takie prace naukowe - w załączniku masz przykład z 2010 roku.

Nieco więcej też o wpływie na klimat jest tutaj napisane:
https://en.wikipedia.org/wiki/Future_of_Earth#Solar_evolution

W skrócie - obecnie uważa się, że w ciągu najbliższych 600 milionów lat największy wpływ na klimat ziemski miałyby działania tektoniczne i załapanie CO2 do skał niż aktywność słoneczna. Ta natomiast przejęłaby główną rolę później.

Mam rozumieć że w perspektywie najbliższych kilku milinów lat, jasność Słońca zwiększy się w tak małym stopniu, że( w kontekście ewentualnych zmian klimatu)można to pominąć?

[kanarkusmaximus]

Tak. 

[kanarkusmaximus]

Śpieszmy się! Za około 600 milionów lat nie będzie już całkowitych zaćmień Słońca!

https://www.space.com/37627-total-solar-eclipse-earth-moon-alignment-future.html

[Orionid]

Naukowcy prześledzili trasę wyrzutu materii ze Słońca
18.08.2017


Położenie różnych sond kosmicznych i obszar rozprzestrzeniania się koronalnego wyrzutu masy ze Słońca z dnia 14 października 2014 r. Nie zachowano skali. Źródło: ESA.

Naukowcom udało się prześledzić przebieg trasy wybuchu słonecznego przemieszczającego się aż do krańców Układu Słonecznego. Aż dziesięć sond kosmicznych odczuło jego efekt, a obserwacje prowadziły dodatkowo jeszcze trzy satelity – poinformowała Europejska Agencja Kosmiczna (ESA).

Naukowcy zajmujący się misją Mars Express, czyli sondą orbitalną wokół Marsa, oczekiwali na wyniki badań efektów bliskiego przelotu komety Siding Spring w pobliżu planety w dniu 19 października 2014 r. Zamiast tego sonda zarejestrowała coś, co okazało się efektem słonecznego wybuchu. Utrudniło to znacznie badania związane z kometą, ale zainicjowało szeroko zakrojoną współpracę pomiędzy agencjami kosmicznymi i zespołami naukowymi z różnych misji kosmicznych. Naukowcy podjęli się próby prześledzenia trasy w Układzie Słonecznym dla słonecznego wybuchu (koronalnego wyrzutu masy), który dotarł aż do krańców naszego systemu planetarnego.
 
Ziemia nie znajdowała się na kierunku, w którym koronalny wyrzut masy się rozprzestrzeniał. W badaniach pomogły jednak trzy europejskie i amerykańskie satelity znajdujące się w pobliżu naszej planety: Proba-2, SOHO i Solar Dynamics Observatory (SDO), które kilka dni wcześniej (14 października) obserwowały potężny wybuch na Słońcu.
 
Obrazów z przeciwnej strony Słońca dostarczyło natomiast amerykańskie obserwatorium Stereo-A, które na dodatek samo znalazło się na trasie przemieszczenia się koronalnego wyrzutu masy i doświadczyło jego efektów.
 
Na trasie znajdowało się zresztą dużo więcej sond kosmicznych: Mars Express, Maven, Mars Odyssey – czyli marsjańskie sondy orbitalne (europejska i dwie amerykańskie), a także amerykański łazik marsjański Curiosity. W tym gronie znalazła się także europejska sonda Rosetta badająca kometę 67P/Churyumov-Gerasimenko oraz międzynarodowa misja Cassini krążąca wokół Saturna.
 
Efekty wybuchu dotarły nawet do amerykańskiej sondy New Horizons, która w tym czasie zbliżała się do Plutona. Znajdująca się jeszcze dalej na obrzeżach Układu Słonecznego sonda Voyager 2 być może również coś wykryła, aczkolwiek trudno tutaj o pewność, bowiem efekty od tego konkretnego wybuchu mogły zmieszać się z ogólnym tłem od wiatru słonecznego.
 
Dzięki tak wielu pomiarom udało się oszacować prędkość i kierunek rozprzestrzeniania się koronalnego wyrzutu masy (CME). Rozchodził się on pod kątem o rozwartości co najmniej 116 stopni. Na początku miał prędkość około 1000 km/s (szacunki dla otoczenia Słońca), a w okolicach Marsa, po trzech dniach, spadła ona do 647 km/s. Po pięciu dniach w otoczeniu sondy Rosetta prędkość wynosiła 550 km/s. Dalej spadek prędkości wyhamował i wynosiła ona 450-500 km/s w odległości orbity Saturna (w miesiąc po wybuchu).
 
Udało się także zbadać ewolucję struktury magnetycznej koronalnego wyrzutu masy, co dostarczyło cennych danych dla badań nad wpływem kosmicznej pogody na planety. Poszczególne sondy rejestrowały początkową falę uderzeniową – nasilenie pola magnetycznego i wzrost prędkości wiatru.
 
Kilka próbników (Curiosity, Mars Odyssey, Rosetta i Cassini, które mają na pokładzie odpowiednie instrumenty) pokazało znany, ale ciekawy efekt: nagły spadek intensywności kosmicznego promieniowania docierającego spoza Układu Słonecznego. Koronalny wyrzut masy działa bowiem jak ochronna bańka, chwilowo usuwając promieniowanie kosmiczne i osłaniając od niego dany obszar. W przypadku Marsa natężenie promieniowania kosmicznego spadło o 20 proc. Spadek ten trwał przez około 35 godzin. Rosetta odnotowała 17 proc. spadek trwający przez 60 godzin. Natomiast koło Saturna spadek miał nieco mniejszą skalę i trwał przez kilka dni.
 
Artykuł przedstawiający wyniki obserwacji ukazał się w tym tygodniu w czasopiśmie "Journal of Geophysical Research: Space Physics". (PAP)
http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news,415365,naukowcy-przesledzili-trase-wyrzutu-materii-ze-slonca.html
http://news.agu.org/press-release/tracking-a-solar-eruption-through-the-solar-system/

[Orionid]

Total view: A brief history of solar eclipses seen from space
August 16, 2017

Don Pettit has never looked up to see a total solar eclipse. Twice, though, he has looked down. (...)

The first astronauts to pass between Earth and the moon and Sun were NASA's Gemini 12 crew. On Nov. 12, 1966, as the path of totality fell over South America, Jim Lovell and Buzz Aldrin maneuvered their spacecraft so as to be able to catch the spectacle. (...)

http://www.collectspace.com/news/news-081617a-total-solar-eclipse-from-space-astronauts.html
http://www.forum.kosmonauta.net/index.php?topic=2582.msg108114#msg108114

[Orionid]

Naukowcy doszukują się związku między burzami geomagnetycznymi , a dezorientacją w zachowaniach zwierząt.

Could solar storms that cause the northern lights cause whale strandings?
September 6, 2017 by Nathan Case


The magnetic map of where the Norwegian and North Seas join. The whales should have travelled along the white arrow, but instead travelled along the red arrow. Credit: Vanselow et al. (2017)

(...)The authors propose that these storms, which are the result of explosions of particles from the sun, created disturbances in the Earth's magnetic field. They specifically identify two geomagnetic storms – occurring on December 20/21, 2015, and December 31 and January 1, 2015/2016 – which they argue could have caused disturbances strong enough to confuse the whales into travelling down the east coast of Shetland, rather than the west. (...)

https://phys.org/news/2017-09-solar-storms-northern-whale-strandings.html

[Orionid]

The sun has no influence on the current global temperature increase, study says
August 24, 2017 by Helmut Hornung


Solar cycle: Solar irradiance is not constant. The brightness of our sun varies over an approx. eleven-year period, in which the number of sunspots also varies. The image on the left is from 2001 (solar maximum), the one on the right from 2009 (solar minimum). Credit: NASA/ESA/SOHO

It's becoming warmer on Earth. Temperatures during the period spanning 2001 to 2010, for example, were around 0.2 degrees Celsius higher than the previous decade. No serious scientist doubts that humans play a decisive role here. Nevertheless, other factors also influence the global climate, for example the geometry of Earth's orbit and volcanic eruptions. But what role does the sun play?

When the red, glowing orb of the sun sinks into the sea in the evening, it may provide peaceful and relaxed holiday moments. And even in the twilight we can still feel the cosy warmth delivered by the sun during the day. Yet, our star is anything but harmless. Not only does its UV radiation give some of our more careless contemporaries a serious sunburn. It is intrinsically extremely active, and parcels of hot plasma seethe constantly on the surface, injecting fountains of gas into space. Moreover, a wind of energetic particles constantly blows, occasionally freshening up to a storm, presenting a hazard to the sensitive electronics in satellites.

In addition to these routine phenomena, the radiant power of the sun is also subject to long-term fluctuations. These are caused by the solar magnetic field, the field lines of which are, as it were, "fused into" the electrically conductive gas. The strong turbulence rotates and twists the plasma tubes like rubber bands – which occasionally "snap" and then churn up the magnetic field.

These activities lead to phenomena such as dark spots or bright flares; the former are cooler regions, the latter regions with fibrous-looking bright spots and are hotter than their surroundings. The number of spots or flares is not always constant, but varies in an approximately eleven-year cycle. The total solar radiation intensity therefore also fluctuates in this period. These fluctuations average around 0.1 percent. However, the variations can also fluctuate – depending on wavelength, because the sun shines in numerous different bands of the spectrum. The ultraviolet radiation mentioned above, for example, which is particularly relevant with regard to the climate, varies by several tens of percents in the short wavelengths.

By way of its energy input, the sun can directly influence the climate of our planet. However, the atmosphere only allows radiation to pass through in specific wavelengths, predominantly in visible light; the remainder is, in a manner of speaking, absorbed by molecules. Only part of the radiation therefore reaches Earth's surface and can heat it up.
The irradiated surface, in turn, emits infra-red light, which is then held back by clouds or aerosols. This effect, without which the Earth would be around 32 degrees Celsius colder, warms the atmosphere. These processes resemble the conditions in a greenhouse.


Fluctuating solar radiation: This illustration shows variations within the eleven-year solar cycle as well as short-term variations caused by individual sunspot groups and solar flares. The average total brightness is represented by the grey curve. The different colours depict measurements with different instruments. Credit: PMOD

This is where the ultraviolet radiation plays its part. It is involved in a range of different chemical reactions – whereby UV is not just UV! For example, radiation at wavelengths less than 240 nanometres promotes the formation of ozone, longer wavelength UV, in contrast, destroys the same molecule. And together with the radiation at different wavelengths, different amounts of energy enter the troposphere, the lowest layer of the atmosphere, extending to around 15 kilometres above the ground.

The sun, however, not only emits radiation, but also a permanent flow of electrically charged particles, the aforementioned solar. If these particles penetrate the upper layers of Earth's atmosphere, they eject electrons from nitrogen or oxygen atoms, that is, they ionize them. This process influences atmospheric chemistry – whether, and if so, how this impacts the climate, is currently a matter of debate.

To investigate the influence of the sun on the climate, researchers look to the past. Here, they focus on the star's magnetic activity, from which the radiation intensity can be reconstructed. It is then apparent that the sun produces more intense radiation during active periods – apparent thanks to numerous spots and flares – than during its quiescent phases.

The sun had just such a break in activity during the second half of the 17th century, for example: between 1645 and 1715 its engine began to falter. During this period, referred to as the Maunder Minimum, Europe, North America and China recorded much colder winters. And even the summer was substantially cooler in some regions during this "Little Ice Age." Paintings were made at the time, showing ice skaters on the frozen Thames, for example.

When looking back at the past the scientists work with both old records of observational sunspot data (beginning in 1610) and using the C14 method, which can be particularly well applied to wood, as Carbon-14 input at the ground (trees) is not constant, but also changes with solar activity. This radioactive isotope is created when what are known as cosmic rays meet an air molecule in the upper layers of Earth's atmosphere.


Factoring in the human influence: Models can only reproduce the observational data if anthropogenic influences are included in the calculations. Credit: IPCC Report 5

The solar magnetic field extends throughout the entire solar system and partially screens off cosmic rays. If the magnetic field fluctuates, so does C14 production. In this manner, the deviation between tree ring age and C14 age represents a measure of magnetic activity and consequently for the radiant power of the sun.

So, how strongly does the sun currently influence the climate? What is known is that Earth has become warmer by around one degree Celsius over the past 100 years. In the last 30 years alone, temperatures have increased at a rate not seen during the last 1000 years. It is another fact that the carbon dioxide concentration has increased by 30 percent since industrialization began in the mid-18th century.

During this entire period, the sun has been subject to periodic fluctuations in activity. And there has certainly been no increase in the brightness of the sun over the past 30 or 40 years, rather a slight decrease. This means that the sun cannot have contributed to global warming. In fact, the temperature increase noted in recent decades cannot be reproduced in models if only the influence of the sun or other natural sources are taken into account (for example volcanic eruptions). Only when anthropogenic, that is human-driven, factors are incorporated in the climate data, do they agree with the observational and measured data.

The researchers thus arrive at the conclusion that the increase in global temperatures since the 1970s cannot be explained by the sun. The observed temperature trend over the past three decades is linear – if it is a result of the increasing greenhouse gas concentration. In brief: the human influence on the climate is orders of magnitude greater than that of the sun.

On the other hand, the opinion of some scientists that the current decrease in solar activity will counteract global warming, does not stand up to a close examination, as global warming is a fact—and continues to advance. In contrast, it does appear possible that the sun influences the climate in the long term. The exact extent and precise mechanisms remain unclear, however.

https://phys.org/news/2017-08-sun-current-global-temperature.html

Max Planck researchers explain why our Sun's brightness fluctuates
August 21, 2017
https://www.mpg.de/11444759/variable-sunshine

[ekolog]

To co widać po zasłonięciu Słońca przez Księżyc to wewnętrzna i pośrednia korona słoneczna. Jest tak jasna jak księżyc w pełni.
Średnica tego pierścienia odpowiada kilku promieniom Słońca a zatem jest tego sporo nawet dla nieuzbrojonego oka.
Ba, człowiek może mieć szczęście i dostrzec wyrzut plazmy.

Fotografie i filmy nie są w stanie wywołać w widzach takiego wrażenia jakie mają obserwatorzy w terenie bo nie oddają ogromnych kontrastów.
Niebo ciemnieje 10000 razy w ciągu kilku sekund.

Korona słońca od wielu lat bulwersuje naukowców tym, że jej temperatura, na pewnym dystansie, rośnie niebywale - do milionów stopni.
Termodynamika wyklucza, żeby powierzchnia słońca mająca zaledwie 5500 stopni C podgrzewała tak koronę w klasyczny sposób.
Przypuszcza się, że rozgrzewa ją pole magnetyczne ale szczegóły nie są jasne. Zaćmienie stwarza wyjątkowe możliwości badania jej.

Nie jest to to samo co mały teleskop w kosmosie i przesłona przed nim bo tam, ze względów bezpieczeństwa, nie można ustawić przesłony "na styk".

Korona przypomina jeżozwierza, a kolcami są strumienie, których jest mniej w okresie minimum słonecznego i wtedy wypływają głównie w rejonie równika.
Przy biegunach zaś obserwowane są cienkie i proste smugi.


Detale dwóch sprzecznych hipotez grzania korony przez pole magnetyczne można zweryfikować mierząc okres oscylacji gazu koronalnego.
Ze względów logistycznych na Ziemi można użyć lepsze kamery niż wynoszone w kosmos o lepszej rozdzielczości czasowej.

Po niedawnym zaćmieniu w USA zapewne pojawią się nowe uściślenia i teorie dotyczące Słońca i jego otoczenia.

Inspiracja
Świat Nauki 9/2017 str 44.
Można polecić

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4410549/

Pozdrawiam

[Orionid]

Zorza polarna sprowadza walenie na manowce
14.09.2017



Wielkie burze słoneczne nie tylko powodują zorze polarne, ale mogą także dezorientować kaszaloty – informuje „International Journal of Astrobiology”.

Na początku 2016 r. w sumie 29 kaszalotów zginęło w ciągu miesiąca na plażach i płyciznach Morza Północnego. Pojawiło się wówczas wiele teorii próbujących wytłumaczyć ich zachowanie – od zatrucia do zmian klimatycznych, które miałyby zmusić te drapieżne wieloryby do podążania za zdobyczą.
 
Jednak sekcja zwłok waleni wykazała, że większość zwierząt byłą młoda, zdrowa i dobrze odżywiona.
 
Kaszaloty zamieszkują głównie głębokie i stosunkowo ciepłe wody - na przykład wokół Azorów na wschodnim Atlantyku. Gdy młode samce mają 10 do 15 lat, kierują się w regiony polarne, w których zimnych wodach mogą liczyć na obfitość kałamarnic. Czasami wędrują wzdłuż zachodnich wybrzeży Wielkiej Brytanii i Irlandii do Morza Norweskiego. Wracają zwykle tą samą drogą. Jednak w roku 2016 trafiły na wybrzeża Niemiec, Holandii, Wielkiej Brytanii i Francji.
 
Dr Klaus Vanselow z uniwersytetu w Kilonii (Niemcy) sugeruje, że to zakłócenia geomagnetyczne spowodowane przez rozbłyski (burze) słoneczne mogły zakłócić nawigacyjne zdolności kaszalotów, kierując je na płytkie wody. Naukowiec uważa, że przyczyną były dwie silne burze słoneczne z końca grudnia roku 2015 – na pewien czas pole magnetyczne przesunęło się w pomiędzy Szetlandami a Norwegią o 460 kilometrów, a anomalia magnetyczna związana z norweskimi górami stała się „niewidoczna”.
 
Zdaniem specjalistów kaszaloty nawigują wykorzystując ziemskie pole magnetyczne, którego natężenie jest w niektórych miejscach większe, a w innych - mniejsze. Prawdopodobnie nauczyły się odczytywać te anomalie i wykorzystywać je do nawigacji – tak jak ludzie odczytują mapy. Wielkie burze słoneczne mogą zakłócać ziemskie pole magnetyczne, sprowadzając kaszaloty na złą drogę – tak jak w przypadku kierowców, ślepo podążających przez pola za błędnie wskazującym GPS-em.
 
Wcześniej naukowcy sugerowali, że burze magnetyczne mogą wpływać na zdolności nawigacyjne ptaków i pszczół. (PAP)
http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news,459619,zorza-polarna-sprowadza-walenie-na-manowce.html

[Orionid]

Solar wind impacts on giant 'space hurricanes' may affect satellite safety
September 19, 2017

(...) The study, published on September 19 in the Journal of Geophysical Research - Space Physics, offers the first detailed description of the mechanism by which solar wind fluctuations can change the properties of so-called space hurricanes, affecting how plasma is transported into the Earth's magnetic shield, or magnetosphere.

Those "hurricanes" are formed by a phenomenon known as Kelvin-Helmholtz (KH) instability. As plasma from the Sun (solar wind) sweeps across the Earth's magnetic boundary, it can produce large vortices (about 10,000-40,000 kilometers in size) along the boundary layer, Nykyri explained.

"The KH wave, or space hurricane, is one of the major ways that solar wind transports energy, mass and momentum into the magnetosphere," said Nykyri, a professor of physics and a researcher with the Center for Space and Atmospheric Research at Embry-Riddle's Daytona Beach, Fla., campus. "Fluctuations in solar wind affect how quickly the KH waves grow and how large they become."

https://phys.org/news/2017-09-solar-impacts-giant-space-hurricanes.html
http://www.pulskosmosu.pl/2017/09/19/wplyw-wiatru-slonecznego-na-huragany-kosmiczne-moze-wplywac-na-bezpieczenstwo-satelitow/

[Orionid]

New theory on why the sun's corona is hotter than its surface
October 10, 2017 by Bob Yirk


Image and lightcurves of the HXR and SXR emissions. a, HXR (above ~3 keV) emission observed by FOXSI-2 on 11 December 2014, 19:13:47–19:14:25 ut (cyan contours) overlaid on SXR (below ~3 keV) images (see colour scale) of two active regions taken with Hinode/XRT (sensitive to >2 MK). Active region 12234, shown in the yellow box, exhibited no individual flaring activity during the time interval, and was selected for the analysis. b, GOES/XRS (top), Hinode/XRT (middle) and FOXSI-2 (bottom) lightcurves. The GOES lightcurve is for the full Sun, and the XRT and FOXSI lightcurves are for 12234. The error bars in the FOXSI-2 lightcurve show 1σ standard deviation statistical errors. The gaps in the FOXSI-2 lightcurve show the intervals for pointing changes. The blue box shows the integration time for the FOXSI-2 image in a. Credit: Nature Astronomy (2017). DOI: 10.1038/s41550-017-0269-z

(Phys.org)—A team of researchers from the U.S., Japan and Switzerland has found possible evidence of a source of energy that could be responsible for heating the sun's corona. In their paper published in the journal Nature Astronomy, the researchers describe studying data from the FOXSI-2 sounding rocket and what it revealed.

One of the interesting problems in space research is explaining why the sun's atmosphere (its corona) is so much hotter than its surface. The chief problem standing in the way of an answer is the lack of suitable instruments for measuring what occurs on the sun's surface and its atmosphere. In this new effort, the researchers used data from the FOXSI-2 sounding rocket (a rocket payload carrying seven telescopes designed to study the sun) to test a theory that suggests heat is injected into the atmosphere by multiple tiny explosions (very small solar flares) on the surface of the sun. Such flares are too small to see with most observational equipment, so the idea has remained just a theory. But now, the new data offers some evidence suggesting the theory is correct.

To test the theory, the researchers looked at X-ray emissions from the corona and found some that were very energetic. This is significant, because solar flares emit X-rays. But the team was studying a part of the sun that had no visible solar flares occurring at the time. This, of course, hinted at another source. The research team suggests the only likely source is superheated plasma that could only have occurred due to nanoflares.

The researchers acknowledge that their findings do not yet solve the coronal heating problem, but they believe they might be getting close. They note that much more research is required—next year, they point out, another sounding rocket will be launched with equipment even more sensitive than that used in the last round, offering better detection of faint X-rays. Also, plans are underway to launch a satellite capable of detecting nanoflares. If future tests can clearly identify the source of the X-rays, the coronal problem may soon be resolved.

Explore further: FOXSI: A next-generation X-ray telescope ready to fly

More information: Shin-nosuke Ishikawa et al. Detection of nanoflare-heated plasma in the solar corona by the FOXSI-2 sounding rocket, Nature Astronomy (2017). DOI: 10.1038/s41550-017-0269-z

Abstract

The processes that heat the solar and stellar coronae to several million kelvins, compared with the much cooler photosphere (5,800 K for the Sun), are still not well known1. One proposed mechanism is heating via a large number of small, unresolved, impulsive heating events called nanoflares2. Each event would heat and cool quickly, and the average effect would be a broad range of temperatures including a small amount of extremely hot plasma. However, detecting these faint, hot traces in the presence of brighter, cooler emission is observationally challenging. Here we present hard X-ray data from the second flight of the Focusing Optics X-ray Solar Imager (FOXSI-2), which detected emission above 7 keV from an active region of the Sun with no obvious individual X-ray flare emission. Through differential emission measure computations, we ascribe this emission to plasma heated above 10 MK, providing evidence for the existence of solar nanoflares. The quantitative evaluation of the hot plasma strongly constrains the coronal heating models.

Journal reference: Nature Astronomy 
© 2017 Phys.org
https://phys.org/news/2017-10-theory-sun-corona-hotter-surface.html

[Orionid]

Solar research: On the generation of solar spicules and Alfvenic waves
October 13, 2017 Source: Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC)
Summary:
Combining computer observations and simulations, a new model shows that the presence of neutrals in the gas facilitates the magnetic fields to penetrate through the surface of the Sun producing the spicules.



In the image above obtained with the NASA's spectrograph IRIS, can be seen in the bedge or limbo of the Sun the multitude of jets leaping the surface. In the center image, the numerical model is able to reproduce the jets. In the image below, taken with the Swedish Solar Telescope of the Roque de los Muchachos Observatory (La Palma), the jets are observed in the solar disk as filamentous structures of short duration and reflected in the spectrum shifted to blue because they are getting close to the Earth.
Credit: Swedish Solar Telescope of the Roque de los Muchachos Observatory (La Palma)

At any given moment, as many as 10 million wild snakes of solar material leap from the sun's surface. These are spicules, and despite their abundance, scientists didn't understand how these jets of plasma form nor did they influence the heating of the outer layers of the sun's atmosphere or the solar wind. Now, for the first time, in a study partly funded by NASA, scientists have modeled spicule formation. For the first time, a scientific team has revealed their nature by combining simulations and images taken with the NASA's IRIS spectrograph and the Swedish Solar Telescope of the Roque de los Muchachos Observatory (Garafía, La Palma). The study, led by Dr. Juan Martinez-Sykora, researcher at Lockheed Martin's Solar and Astrophysics Laboratory (California, USA) and astrophysicist at the University of La Laguna (ULL), is published today in the journal Science.

The observations were made with IRIS (NASA's Interface Region Imaging Spectrograph), a 20 cm ultraviolet space telescope with a spectrograph able to observe details of about 240 km, and the Swedish Solar Telescope, located at the Roque de los Muchachos Observatory. This spacecraft and the ground-based telescope study the lower layers of the solar atmosphere, where the spicules form: chromosphere and the region of transition

In addition to the images, they used computer simulations whose code was developed for almost a decade. "In our research," says Prof. Bart De Pontieu, also author of the study, "both go hand in hand. "We compare observations and models to figure out how well our models are performing, as well as how we should interpret our space-based observations."

Their model is based in the dynamics of plasma -- the hot gas of charged particles that streams along magnetic fields and constitutes the sun. Earlier versions of the model treated the interface region as a uniform, or completely charged, plasma, but the scientists knew something was missing because they never saw spicules in the simulations.

The model they generated is based on plasma dynamics, a very hot partially ionized gas flowing along the magnetic fields. Previous versions considered the lower atmosphere to be a uniform or fully charged plasma, but they suspected something was missing since they never detected spikes in the simulations.

The key, the scientists realized, was neutral particles. They were inspired by Earth's own ionosphere, a region of the upper atmosphere where interactions between neutral and charged particles are responsible for numerous dynamic processes. In cooler regions of the sun, such as the interface region, plasma isn't actually uniform. Some particles are still neutral, and neutral particles aren't subject to magnetic fields like charged particles are. Scientists based previous models on a uniform plasma in order to simplify the problem -- modeling is computationally expensive, and the final model took roughly a year to run with NASA's supercomputing resources -- but they realized neutral particles are a necessary piece of the puzzle.

"Usually magnetic fields are tightly coupled to charged particles," said Juan Martínez-Sykora, lead author of the study and a solar physicist at Lockheed Martin. "With only charged particles in the model, the magnetic fields were stuck, and couldn't rise to the surface. When we added neutrals, the magnetic fields could move more freely."

Neutral particles facilitate the buoyancy the marled knots of magnetic energy need to rise through the boiling plasma and reach the surface. There, they snap producing spicules, releasing both plasma and energy. The simulations closely matched the observations; spicules occurred naturally and frequently.

"This result is a clear example of the breakthrough that can be achieved by combining powerful theoretical-numerical methods, state-of-the-art observations and supercomputing tools to better understand astrophysical phenomena," explains Prof.Fernando Moreno-Insertis, solar physicist at IAC, Professor ar the ULL and supervisor of the work Diploma of Advanced Studies (DEA) of Juan Martínez-Sykora. "The great complexity of many of the phenomena that occur in the solar atmosphere forces us to consider at the same time the dynamics of partially ionized gas, the magnetic field and the radiation-matter interaction in order to be able to explain them satisfactorily."

"This result is a clear example of the breakthroughs that can be achieved by combining powerful theoretical-numerical methods, state-of-the-art observations and supercomputing tools to better understand astrophysical phenomena," explains Fernando Moreno-Insertis, solar physicist at IAC, Professor at the ULL and supervisor of the DEA thesis (equivalent to a master´s thesis) of Juan Martínez-Sykora. "The great complexity of many of the phenomena that occur in the solar atmosphere forces us to consider at the same time the dynamics of partially ionized gas, the magnetic field and the radiation-matter interaction in order to be able to explain them satisfactorily."

The scientists' updated model revealed something about solar energy transport as well. It turns out the energy in this whip-like process is high enough to generate Alfvén waves, a strong kind of wave scientists suspect is key to heating the sun's atmosphere and propelling the solar wind, which constantly bathes the solar system with charged particles from the sun.

The National Academy of Sciences awarded Prof. Mats Carlsson and Prof. Viggo H. Hansteen, both developers of the model and authors of the study, with the 2017 Arctowski Medal in recognition of their contributions to the study of solar physics and the sun-Earth connection. Juan Martínez-Sykora included the effects produced by the presence of the neutral particles.

https://www.sciencedaily.com/releases/2017/10/171013123126.htm

[Orionid]

Wokół starzejącego się Słońca rozbłyśnie barwna mgławica
10.05.2018

Słońce za kilka miliardów lat rozrzuci wokół siebie swoje zewnętrzne warstwy i rozświetli je, tworząc barwną mgławicę planetarną. Astronomowie, w tym Polak, zbadali ewolucję mgławic i rzucili nowe światło na starzenie się gwiazd.

Mgławice planetarne mogą być na nocnym niebie prawdziwą pięknością. Wyglądają jak gigantyczne, zawieszone w przestrzeni kosmicznej kolorowe chmury. To obiekty tak fotogeniczne, że trafiają na okładki kolejnych książek o astronomii i otrzymują działające na wyobraźnię nazwy: Spirograf, Kocie Oko, Mały Duch, Eskimos, Białooki Groszek, Czerwony Pająk, Ślimak...

WIDOWISKOWY STRIPTIZ STAREJ GWIAZDY

Mgławice planetarne mogą powstawać pod koniec życia średniej wielkości gwiazd. Gwiazda rozrzuca wtedy wokół siebie swoje zewnętrzne warstwy i traci nawet 50-80 proc. swojej masy. W centrum pozostaje tylko supergorące jądro. Emituje ono wówczas jedynie niewidoczne gołym okiem promieniowanie UV. Promieniowanie to, kiedy dociera do rozrzuconej otoczki, jonizuje gaz, a mgławica - gigantyczna chmura wokół - zaczyna świecić światłem widzialnym. "Wodór świeci na czerwono, a dwukrotnie zjonizowany tlen - na żółtozielono. To dlatego mgławice są takie ładne i łatwo je obserwować" - wyjaśnia w rozmowie z PAP prof. Krzysztof Gęsicki z Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu.

Prof. Gęsicki wspólnie z kolegami z Argentyny i Wielkiej Brytanii przyjrzał się nowym modelom ewolucji mgławic i porównał teorię z obserwacjami. "Potwierdzamy, że nowe modele, na które niektórzy patrzyli z nieufnością, są trafne" - podsumowuje naukowiec. Badania, których prof. Gęsicki jest pierwszym autorem, ukazały się w "Nature Astronomy".

RZUCAJĄ NOWE ŚWIATŁO NA STAROŚĆ SŁOŃCA

Wcześniejsze modele pokazywały, że choć w przyszłości Słońce utworzy mgławicę planetarną, to nie będzie ona świetlista. Wydawało się bowiem, że nasza gwiazda jest zbyt mała i po rozrzuceniu wierzchnich warstw, gaz mgławicowy ucieknie zanim zdąży zostać zjonizowany i zajaśnieć. Tymczasem z nowych modeli wyłania się inna, bardziej widowiskowa starość Słońca.

"Nowe modele podpowiadają, że Słońce - chociaż ledwo-ledwo - to jeszcze zdąży rozświetlić się mgławicą planetarną. Gwiazda zaledwie kilka procent mniejsza od Słońca już by nie dała rady. Gazy zdążyłyby uciec i mgławica byłaby ciemna" - mówi astronom z UMK.

Nowe modele pokazują bowiem, że na późniejszych etapach gwiazdy żyją intensywnie - osiągają wysokie temperatury 3-4 razy szybciej niż się spodziewano. A takie szybsze rozgrzewanie się pozwoli w porę rozświetlić mgławicę.

JASNE TYLKO DO PEWNEGO STOPNIA

Naukowcy zastanawiali się też od dawna, dlaczego mgławice osiągają pewien limit jasności. "Ta granica jest taka sama i dla starych, i dla młodych gwiazd, dla masywnych i mniej masywnych" - opowiada naukowiec. Starsze modele nie wyjaśniały, z czego wynika istnienie takiej granicy. "A nowsze modele, których słuszność potwierdziliśmy, są w stanie to odcięcie wyjaśnić" - komentuje rozmówca PAP.

MILIARDY LAT BEZ TAJEMNIC

Prof. Gęsicki tłumaczy, na czym polegały jego badania. "Wszyscy myślą, że astronom to ktoś, kto się gapi w niebo i liczy gwiazdy. Akurat w naszym wypadku to prawda. My właśnie to robimy - liczymy gwiazdy - a tu akurat mgławice planetarne. Robimy to jednak w szczególny sposób. Badamy, ile z nich jest najjaśniejszych, ile trochę mniej jasnych, ile jeszcze słabszych itd." - opowiada.

Dzięki tym obliczeniom tworzy się potem wykresy. Na ich podstawie można potem tworzyć i weryfikować modele wyjaśniające, co się dzieje z jasnością gwiazdy na różnych etapach jej ewolucji. "Dzięki temu możemy się dowiedzieć, co się dzieje z gwiazdami przez miliardy lat, mimo że jako ludzie prowadzimy badania tylko od kilkudziesięciu, no może setek lat" - dodaje astronom.

Chociaż rozbłysk mgławicy planetarnej wokół Słońca będzie nie lada zjawiskiem, mieszkańcy Ziemi go nie doczekają. Wcześniej, za ok. 4,5 mld lat Słońce zmieni się w czerwonego olbrzyma i - jak się przypuszcza - pochłonie naszą planetę. Utworzenie mgławicy nastąpi dopiero potem. Mgławica przetrwa ok. 10 tys. lat i rozpłynie się, a po tym czasie Słońce zakończy swoje życie stygnąc przez miliardy lat jako biały karzeł.

PAP - Nauka w Polsce
Autor: Ludwika Tomala
http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news%2C29408%2Cwokol-starzejacego-sie-slonca-rozblysnie-barwna-mglawica.html

[Orionid]

Czemu korona Słońca jest gorętsza niż powierzchnia? Zagadka się rozwikłuje
25.10.2018 aktualizacja 26.10.2018 ©


Korona Słońca ogrzewa się m.in. dzięki specyficznemu rodzajowi fal: falom pseudoszokowym. Na zdjęciu dane obserwacyjne oraz model formowania się fali pseudoszokowej w atmosferze Słońca. Źródło: IRIS, SDO/AIA

Dlaczego w koronie Słońca temperatura jest o kilka milionów stopni wyższa niż na powierzchni gwiazdy? Badania z udziałem Polaków pokazują, że fenomen ten, to częściowo sprawka specyficznego rodzaju fal wyrzucających materię z gwiazdy - tzw. fal pseudoszokowych.

Wydawałoby się, że im dalej jesteśmy od źródła ciepła, tym jest zimniej. W przypadku naszego najważniejszego źródła ciepła, jakim jest Słońce, wcale tak jednak nie jest. "Słońce kryje w sobie liczne zagadki - jedną z nich jest temperatura" - mówi w rozmowie z PAP prof. Krzysztof Murawski z Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie, który próbuje tę zagadkę rozwikłać.

Powierzchnia Słońca - fotosfera, ta część gwiazdy, która świeci - ma prawie 5,8 tys. Kelwinów (około 5,5 tys. stopni C). Kiedy zaczynamy się oddalać od powierzchni Słońca, temperatura atmosfery rzeczywiście grzecznie spada. I na wysokości 600 km od Słońca jest już o niemal półtora tysiąca stopni chłodniej (4300 K). Ale kiedy dalej odsuwamy się od powierzchni Słońca, temperatura znowu zaczyna rosnąć. I to do szalenie wysokich temperatur. Temperatura w koronie słonecznej, kilka tys. km nad powierzchnią, osiągać może nawet 2 mln K. Od kilku dekad ta ogromna różnica temperatur między powierzchnią Słońca a jego koroną zastanawia naukowców.

Astronomowie próbują odkryć, skąd się bierze to ciepło w wyższych warstwach atmosfery Słońca. Teraz w "Nature Astronomy" ukazała się publikacja, która częściowo wyjaśnia ten problem.

Naukowcy - w badaniach kierowanych przez prof. Abhisheka Srivastavę - pokazali, że ze wzrostem temperatur w koronie słonecznej związek ma pewien specyficzny rodzaj fal powstających w materii na powierzchni Słońca - tzw. pseudoszoki. "Pokazaliśmy, że pseudoszoki mają potencjał, aby ogrzewać koronę słoneczną" - opowiada prof. Murawski.

Heliofizyk wyjaśnia, że pseudoszok to coś takiego jak fala szokowa (nazywana też falą uderzeniową), ale nie do końca. A fala uderzeniowa to charakterystyczne zaburzenie, które powstaje np. podczas lotu samolotu ponaddźwiękowego, wybuchu bomby atomowej, czy... strzelania z bicza. Jak opowiada prof. Murawski, w fali takiej materia w sposób nieciągły zmienia kilka swoich bardzo ważnych parametrów: prędkość, ciśnienie i gęstość.

Korona Słońca ogrzewa się m.in. dzięki specyficznemu rodzajowi fal: falom pseudoszokowym. Na zdjęciu dane obserwacyjne oraz model formowania się fali pseudoszokowej w atmosferze Słońca. Źródło: IRIS, SDO/AIA   

Fizycy jednak znają też inny rodzaj fal, które do fali uderzeniowej są bardzo podobne, ale materia zachowuje się w nich nieco inaczej. To właśnie tzw. fala pseudoszokowa. "W pseudoszoku w sposób nieciągły zmienia się tylko gęstość. To więc jest to nieco oszukana fala uderzeniowa" - opowiada prof. Murawski. Podaje przykład, że fala pseudoszokowa pojawia się w tsunami. A kiedy kierujemy nieduży strumień bieżącej wody na talerz, falę pseudoszokową oglądać można na brzegu owalu tworzonego przez wodę.

Tak samo różne rodzaje fal można obserwować w materii, z której zbudowane są gwiazdy. Fale szokowe znane były na Słońcu już od dawna. Ale pseudoszokowe odkryto tam dopiero teraz. "Wystarczy mieć źródło energii, która zmusi plazmę do poruszania się z prędkościami ponaddźwiękowymi, a powstanie fala szokowa. A tuż za nią podąża pseudoszok" - opisuje prof. Murawski.

Dla laika takie rozróżnienie fal szokowych i pseudoszokowych nie za bardzo ma znaczenie. Ale urasta ono do wysokiej rangi, gdy przygotowuje się symulacje, modele numeryczne atmosfery Słońca. A naukowcy z UMCS dysponują jednym z najbardziej dokładnych na świecie modeli do symulacji atmosfery naszej gwiazdy.

Model ten przygotował w ramach swojej pracy magisterskiej Dariusz Wójcik z UMCS. Kiedy w kodzie numerycznym Polaków uwzględniono efekty związane z występowaniem w atmosferze pseudoszoku, zaczęło być widać, skąd się bierze ciepło w górnej atmosferze Słońca.

Fale pseudoszokowe jednak nie wystarczą, aby rozgrzać koronę gwiazdy. W zeszłym roku zespół prof. Murawskiego pomógł wskazać inny czynnik składający się na gorącą słoneczną koronę - tzw. fale Alfvéna. Wiadomo jednak, że to nie wszystko - w modelach ciągle jeszcze są dziury. "Jesteśmy już bardzo blisko rozwiązania problemu gorącej korony. I coś mi się wydaje, że nasz kolejny artykuł już do końca rozwiąże tę zagadkę" - uśmiecha się tajemniczo prof. Murawski. I dodaje, że prace nad tym artykułem już trwają.

PAP - Nauka w Polsce, Ludwika Tomala
http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news%2C31472%2Cczemu-korona-slonca-jest-goretsza-niz-powierzchnia-zagadka-sie-rozwikluje