AST 1010 En kosmisk reise Forelesning 11 Sola

AST 1010 – En kosmisk reise Forelesning 11: Sola

Innhold • • • Sola fra innerst til ytterst – en oversikt. Solas utstråling. Energien lages og transporteres. Sola under overflaten. Solatmosfæren: fotosfære, kromosfære og korona. • Solas magnetfelt, solaktivitet.

Sola fra innerst til ytterst 3

Solas sammensetning Masse 1. 99 x 1030 kg (ca. 3. 3 x 105 jordmasser) Radius 696, 000 km (ca. 109 jordradier) Temperatur overflate 5770 K Lysstyrke 3. 86 x 1026 W Alder 4. 6 x 109 år Hyppigheter av grunnstoffer (%) Hydrogen 92. 1 Helium 7. 8 Oksygen 0. 061 Karbon 0. 030 Nitrogen 0. 0084 Neon 0. 0076 Jern 0. 0037 Silisium 0. 0031 Magnesium 0. 0024 Alle andre 0. 0030 4

Variasjoner gjennom sola 5

Solas totale stråling AST 1010 - Sola 6

Solarkonstanten • Målt strålingsfluks – FE = 1368 W m-2 • Solas totale stråling: ES = 4 p LAU 2 FE ES ~ 3. 9 x 1026 W Hvordan produserer sola sin energi? 1. Forbrenning av kull – t ~ 6000 år 2. Sammentrekning – t ~ 40 mill. år 3. Fusjon av hydrogen til helium – t ~ 10 x 109 år 7

Fusjonsenergi og fusjonsrate • 4 hydrogenkjerner 1 heliumkjerne (protoner) (alfapartikkel) • 4 x mp > ma eller Dm = 4 mp – ma > 0 • D E = D m c 2 • Energi pr. fusjon ~ 4. 3 x 10 -12 Ws • NFUS ~ ES / 4. 3 x 10 -12 ~ 1038 s-1 8

Solas levetid Masse som fusjonerer per sekund: DM = NFUS x 4 mp ~ 6. 7 x 1011 kg/s der mp er protonmassen. Solas levetid av orden: t = e MSOL/DM ~ 3 x 1017 s ~ 1010 år hvor e ~ 0. 1 er den brøkdel av solas masse (bare kjernen) som fusjonerer 9

Fusjonskjeder: pp-prosessen AST 1010 - Sola 10

Hydrostatisk likevekt • I strålingssonen er gassen i likevekt • Det betyr at vekten av et gasselement motvirkes av differansen i trykkkrefter på under- og oversiden av gasselementet (se figur) 11

Fusjon og nøytrinoer AST 1010 - Sola 12

Nøytrinoproblemet 13

Konveksjon

Solas overflate og atmosfære 15

Granulasjon 16

Solflekker 17

Solflekker opptrer i grupper 18

Flekk og fakkel Liten flekkgruppe med fakkelområde Skjematisk bilde av flekkgruppe omgitt av fakkel 19

Solflekker – magnetfelt • Små flekker er enkle i struktur – komplekse strukturer utvikles over tid • Levetider - timer til uker avhengig av størrelse • Ligger i s. k. aktive områder – områder med magnetfelter omgitt av svakt lysende fakler • Sterke magnetfelter i umbra – 0. 3 Tesla • Antallet flekker forbindes med solaktivitet 20

Magnetfeltets retning 22

11 -års syklus for aktivitet 23

Opptvinning av dipolfelt i løpet av en 11 -års periode 24

Løkker: 10, 000 K – 1, 000 K Over aktive områder er gassen stengt inne i magnetiske løkker som inneholder gass ved ”alle” temperaturer 25

Kromosfæren er ikke en vertikalt ordnet lagdeling, men består av spicules – 5000 km høye med levetider inntil 10 min AST 1010 - Sola 26

Solas korona AST 1010 - Sola 27

Solvinden

CME Serie av bilder med koronagrafen fra januar 1996 viser hvordan masse fylles inn i en ”sekk”, som så åpner seg når trykket blir for stort – gassen kastes da ut i en Coronal Mass Ejection, en CME, som gir et stormkast i solvinden

Stort CMEevent ** En CME vokser fram på 2½ time

Hvorfor er koronaen så varm?

Neste forelesning: Dannelsen av solsystemet