Pole magnetyczne Słońca

Limax7 · 17 Września 2005

Witam.

Może zamieszczę cytat z książki "Komety od starożytności do współczesności, w mitach, legendach i nauce" Donalda K. Yeomansa:

"Pole magnetyczne Słońca często jednak zmienia biegunowość, powodując

odpowiednią zmianę w polu wmrożonym w wiatr słoneczny. Gdy nowe pole

magnetyczne o odwrotnej biegunowości owinie się wokół komety, obydwa

zestawy linii sił pola magnetycznego wykazują przeciwną biegunowość,

a więc są niestabilne. Zjawisko odłączenia (przyp. warkocza) następuje

wtedy, gdy linie sił pola łączą się ze sobą, tworząc bardziej stabilną

sytuację."

(s.255)

Zjawisko odłączenia obserowano u wielu komet. Na zdjęciu poniżej zestawienie dwóch zdjęć komety C/2001 Q4 (NEAT) przed i po odłączeniu warkocza.

Zjawisko odłączenia warkocza jonowego:

18 kwiecień 2004 godz. 1:00 UT i 19 kwiecień 2004 godz. 0:15 UT

Jak często Słońce zmienia biegunowość, bo nie chodzi tu o cykl 22 letni tylko o jakieś krótkotrwałe zmiany pola? Czym one są spowodowane ?

Czy są dostępne jakieś wykresy wskazujące obecną biegunowość Słońca ?

Czy na tej stronie http://www.lmsal.com/solarsoft/latest_events/ wykres DST (nT) przedstawia tę zmianę biegunowości ? Jeśli tak jaka jest skala porównawcza, bo na osi y jest skala od 0 do -100, czy ta skala jest zmienna, co to właściwie oznacza ?

Jest może jakaś grafika przedstawiające rozchodzenie się pola magnetycznego Słońca w Układzie Słonecznym ? A może ktoś potrafi to obrazowo wytlumaczyć ?

Na razie tyle pytań, reszta wyjdzie z czasem.

Dziękuję.

Edytowane 17 Września 2005 przez Limax7

Don Camillo · 17 Września 2005

Pole magnetyczne Słońca

Od dawna wiadomo było, że aktywność Słońca musi być związana z jego polem magnetycznym. Pole słoneczne pod względem kształtu i natężenia przypomina pole Ziemi. Występuje jednak istotna różnica. Podczas gdy polaryzacja pola ziemskiego jest ustalona, północny i południowy biegun słoneczny regularnie zamieniają się miejscami. Ta zamiana następuje zawsze w pobliżu maksimum cyklu aktywności.

Szczegóły procesów generujących pole magnetyczne Słońca nie są jeszcze zbyt dobrze znane. Powstaje ono zapewne w zewnętrznych warstwach, które tworzą tzw. warstwę konwektywną. W górę i w dół poruszają się w niej ogromne bąble gazu, które wymieniają ciepło z otoczeniem. W ten właśnie sposób energia, wyprodukowana w centralnych częściach Słońca, jest transportowana ku jego powierzchni. Warstwa konwektywna zajmuje około 30 procent promienia Słońca.

Zasadnicze znaczenie dla generacji pola magnetycznego ma tzw. różniczkowa rotacja Słońca. Termin ten oznacza, że jego zewnętrzne warstwy nie obracają się jak ciało sztywne, lecz wirują z różnymi prędkościami. Obszary w pobliżu równika dokonują jednego obrotu w ciągu 25 dni, zaś obszary bliskie biegunom – w ciągu 33 dni. W trakcie cyklu aktywności warstwy okołobiegunowe mają tendencję do przesuwania się ku biegunom, natomiast warstwy okołorównikowe – ku równikowi.

Tekst pochodzi ze strony>>

http://www.radio.com.pl/nauka/temattygodni....asp?md=0&id=37

Radek Grochowski · 18 Września 2005

Zjawisko oderwania warkocza nie jest spowodowane zmianą biegunowości Słońca związaną z 22-letnim cyklem aktywności. Mamy tu do czynienia ze zjawiskami o mniejszej skali czasowej.

Wiatr słoneczny jest nośnikiem nie tylko cząstek naładowanych, ale i pola magnetycznego. Pole to jest wmrożone w wiatr w podobny sposób jak w gorącą plazmę słoneczną (co jest z kolei przyczyną wszystkich zjawisk związanych z aktywnością Słońca). Wiatr słoneczny razem z niesionym przez siebie polem magnetycznym napotykając na jądro komety zawija się wokół niego, na skutek czego zjonizowane cząseczki warkocza jonowego zaczynają poruszać się wzłuż tych zawiniętych linii w kierunku odsłonecznym.

Jednak nie zawsze wiatr słoneczny ma tę samą polaryzację. Nie jestem tu do końca pewny jak to jest z polaryzacją wiatru słonecznego, więc powiem co mi się wydaje. Normalny wiatr wiejący z dziur koronalnych ma pewną swoją polaryzację, powiedzmy że dodatnią. Jednak w przypadku zaburzeń magnetycznych na Słońcy, np. po silnych rozbłyskach mogą zostać wyrzucone w przestrzeń duże obłoki plazmy z wmrożonym polem magnetycznym o przeciwnej polaryzacji.

W każdym razie w momencie gdy wiatr o zmienionej polaryzacji dolatuje do komety (lub kometa wchodzi w jego działanie) wokół jej jądra zaczynają zawijać się linie pola o biegunowości przeciwnej niż dotychczasowe. Pole magnetyczne nie lubi takich kontrastów i za wszelką cenę będzie dążyło do ustalenia jakiegoś porządku. Gdy linie o przeciwnych znakach będą nawinięte dostatecznie gęsto może dojść do rekombinacji pola magnetycznego. Jego mechanizm jest bardzo podobny jak ten w rozbłyskach słonecznych i polega na tym, że blisko siebie położone linie pola o przeciwnych polaryzacjach łączą się gwałtownie z sobą i anihilują. Podobny mechanizm rekombinacji pola odpowiada za występowanie rozbłysków słonecznych. Wydzielenie energii w rozbłyskach jest ogromne, w przypadku komety znikome, ale zupełnie inne są też natężenia pól w rozbłyskach i warkoczach komet.

Po anihilacji całe misternie nawinięte pole wokół jądra komety na chwilę znika. Rozprasza się też warkocz jonowy, gdyż nie ma co kierować jego cząsteczkami. Wystarczy jednak kilka godzin aby "nowe" linie pola magnetycznego zaczęły się zawijać wokół jądra komety tworząc warunki do odbudowy warkocza gazowego.

Jest może jakaś grafika przedstawiające rozchodzenie się pola magnetycznego Słońca w Układzie Słonecznym ? A może ktoś potrafi to obrazowo wytlumaczyć ?

Aha, pole magnetyczne rozchodzi się tak jak wiatr słoneczny, bo oba są z sobą powiązane, czyli po spirali. Rysunek.

Pozdro.

Edytowane 18 Września 2005 przez Radek Grochowski

18 Września 2005

Radku czy : "wyrzucone w przestrzeń duże obłoki plazmy z wmrożonym polem magnetycznym " maja jakos specjalnie tlumaczona obecnosc pola magnetycznego czy klasycznie - zjonizowane czastki w ruchu sa powodem jego istnienia . Wtedy czastki o odwrotnej polaryzcji mialyby przeciwne pole . Rozblyski nie bylyby wnikiem anichilacji pola lecz jonow co sa zrudlem przeciwstwnych pol .

Tak po mojemu to pola z soba oddzialywuja i sa z czyms stowrzyszone , bez tego "czyms" ich nie ma . Usuniecie jednego " czyms" powoduje zanik pola z nim stowarzyszonego i mamy tylko pole z pozostalego " czyms" Tak jak bylo przedtem. Dlatego moje pytanie . Nie slyszalem o trwalej anichilacji samych pol . :Beer:

Edytowane 18 Września 2005 przez zbig

Limax7 · 18 Września 2005

Znalazłem ciekawy artykuł z "Wiedzy i Życia" 8/1999

Rytmy Słońca Szymon Gburek

Przytoczę kawałek ...

"Masy gorącej plazmy, które poruszają się wewnątrz Słońca we wszystkich kierunkach,

wytwarzają prądy elektryczne o natężeniu bilionów amperów. Prądy dają początek potężnym

polom magnetycznym, które z kolei wytwarzają siły modyfikujące ruch plazmy słonecznej.

Skomplikowane w swojej geometrii, ulegające ciągłym deformacjom pole magnetyczne nie jest

zamknięte wyłącznie we wnętrzu Słońca, lecz sięga daleko w przestrzeń międzyplanetarną i

międzygwiazdową. W tzw. obszarach aktywnych fotosfery wynosi ono plazmę ponad powierzchnię

Słońca i utrzymuje ją w postaci sięgających w głąb korony pętli, których rozmiary często

przekraczają średnicę Ziemi. Zmienny magnetyzm Słońca ma decydujący wpływ na szereg

chaotycznych z pozoru zjawisk składających się na tzw. aktywność słoneczną.

W tym "magnetycznym chaosie" występują jednak wyraźne prawidłowości. W bardzo grubym

przybliżeniu pole magnetyczne Słońca zachowuje się tak, jakby w środku gwiazdy był

umieszczony olbrzymi magnes sztabkowy (tzw. dipol magnetyczny), którego bieguny ulegają

przestawieniu co 11 lat, by po następnych 11 latach powrócić do pozycji wyjściowej.

W 1961 roku Horacy Babcock objaśnił ten 22-letni cykl zmian pola magnetycznego za pomocą

efektów związanych z nierównomiernym ruchem obrotowym Słońca.

W rejonach równikowych nasza gwiazda dzienna wiruje szybciej niż w okolicach biegunów

(taki efekt nazywamy rotacją różnicową). W początkowej fazie 11-letniejpołówki cyklu

aktywności proste pole "magnesu sztabkowego" (tzw. pole dipolowe) jest odkształcane i

wzmacnianie przez rotację różnicową. Pole magnetyczne Słońca zaczyna przypominać

kształtem torus - bryłę geometryczną wyglądającą jak obwarzanek. Na obu półkulach

słonecznych wzrasta liczba obszarów aktywnych, które układają się w dwa zbliżające się

do równika pasy aktywności. Obszary aktywne oddziałują ze sobą magnetycznie, czemu towarzyszy

lokalne uproszczenie geometrii pola magnetycznego (często połączone z silnym rozbłyskiem).

Plazma z resztkami pola dryfuje następnie ku biegunom Słońca. Odtworzone w ten sposób pole

dipolowe ma zmienioną biegunowość, ponieważ "resztki pola" najczęściej mają przeciwną

orientację niż pole wyjściowe (ramka: Model Babcocka na s. 28).

Okresy, w których pole magnetyczne Słońca przypomina kształtem pole dipola, noszą nazwę

minimów aktywności. Słońce jest wówczas stosunkowo spokojne i ma niewiele obszarów aktywnych.

Mniej więcej w środku każdej połówki 22-letniego cyklu, gdy pole magnetyczne upodabnia się

do torusa, na Słońcu pojawiają się liczne i silnie oddziałujące ze sobą obszary aktywne.

Takie okresy nazywamy maksimami aktywności. Model Babcocka oraz jego późniejsze modyfikacje

objaśniają cykliczne pojawianie się maksimów i minimów aktywności; nie odpowiadają jednak na

pytanie, dlaczego niektóre maksima są silniejsze, a inne słabsze. Nie można również za ich

pomocą analizować długoterminowych trendów aktywności Słońca, w których najprawdopodobniej

pojawiają się cykliczne zmiany o bardzo długich okresach (rzędu setek, a nawet tysięcy lat)."

------------------------------------------------------

Aha, pole magnetyczne rozchodzi się tak jak wiatr słoneczny, bo oba są z sobą powiązane, czyli po spirali. Rysunek.

Pozdro.

Też poszukałem i znalazłem tylko taki rysunek

Wiatr słoneczny rozchodzi się spiralami, ale też i falami. Dziwnie to wygląda na tej grafice. Wiatr słoneczny nie rozchodzi się w podobny sposób od biegunów słonecznych ?

Jaki jest odstęp między jedną, a drugą falą ?

Edytowane 18 Września 2005 przez Limax7

Radek Grochowski · 18 Września 2005

Radku czy : "wyrzucone w przestrzeń duże obłoki plazmy z wmrożonym polem magnetycznym " maja jakos specjalnie tlumaczona obecnosc pola magnetycznego czy klasycznie - zjonizowane czastki w ruchu sa powodem jego istnienia . Wtedy czastki o odwrotnej polaryzcji mialyby przeciwne pole . Rozblyski nie bylyby wnikiem anichilacji pola lecz jonow co sa zrudlem przeciwstwnych pol .

Tak po mojemu to pola z soba oddzialywuja i sa z czyms stowrzyszone , bez tego "czyms" ich nie ma . Usuniecie jednego " czyms" powoduje zanik pola z nim stowarzyszonego i mamy tylko pole z pozostalego " czyms" Tak jak bylo przedtem. Dlatego moje pytanie . Nie slyszalem o trwalej anichilacji samych pol .

Pole magnetyczne i plazma są nierozerwalnie związane. Ponieważ plazma nie jest elektrycznie obojętna musi poruszać się wzdłuż linii sił pola magnetycznego. Gdy deformujemy pole jednocześnie takiej samej deformacji ulegają tory cząstek naładowanych. Działa to też w drugą stronę. Gdy usiłujemy "zdeformować" obłok plazmy efekt jest taki, że elektrony i protony jakby pociągają za sobą linie pola.

I tu jest odpowiedź na Twoje pytanie. Obecność pola w wyrzuconym obłoku plazmy jest tłumaczona właśnie tym wmrożeniem struktury pola w plazmę. Oczywiście możliwe jest istnienie "czystego" pola magnetycznego, jak i "czystej" plazmy bez pola. Ale ponieważ w warunkach kosmicznych rzadko mamy do czynienia z innym stanem gazu niż plazma, dlatego bardzo często pola magnetyczne są związane z gazem tymi niewidzialnymi więzami. Omawiam to bardzo pobieżnie, na tyle na ile pamiętam, ale to wszystko jest bardzo skomplikowane. Powiązania magnetyzmu z plazmą opisuje gałąź fizyki zwana magnetohydrodynamiką. Właśnie dzięki niej jesteśmy w stanie coraz lepiej rozumieć zjawiska rządzące aktywnością Słońca.

Co do ostatniej części Twojego pytania - nie jest tak, że z zanikiem (czy jak wolisz anihilacją) plazmy zaniknie pole magnetyczne, podobnie jak nie zaniknie plazma, gdy "wyłączymy" pole magnetyczne. Nie wiem co rozumiesz przez trwałą anihilację pola. W przypadku obszarów aktywnych na Słońcu anihilacja raczej nigdy nie jest trwała. Nawet największy rozbłysk nie doprowadzi do rozpadu obszaru aktywnego, ponieważ mechanizm napędzający powstawanie i trwanie tych obszarów znajduje się głęboko pod fotosferą, w warstwie konwekcyjnej, natomiast rozbłyski występują w chromosferze - zewnętrznej warstwie atmosfery Słońca. W przypadku bardzo aktywnych obszarów, jak ten który obecnie obserwujemy na Słońcu, zaraz po lokalnej anihilacji pola i związanym z tym rozbłyskiem następuje jego odbudowa, albo w tym samym, albo w nieco innym miejcu, aż do wystąpienia kolejnego rozbłysku.