VSW MIRA – Cursus Theorie 2. Zon en Zonnestelsel
advertisement
Zonnestormen tijdens Zonnecylus 24 Cozmix – Beisbroek 3 December 2014 Jan Janssens Het ruimteweer – …alle omstandigheden op de zon en in de zonnewind, magnetosfeer, ionosfeer en thermosfeer die de prestaties en de betrouwbaarheid van technologische systemen in de ruimte en op grond kunnen beïnvloeden en die een gevaar kunnen betekenen voor het menselijk leven of de gezondheid. NSWP 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 2 De Zon • De Zon is een – Groot ster • 1.392.000 km • 109 * Diameter Aarde – Zwaar • 1,99 * 1030 kg • 332.980 * Massa Aarde – Dichtstbij • 149.597.870 km – = 1 Astronomische Eenheid • +/- 8 lichtminuten – Stralend • 3,84 * 1026 Watt • = 1366 W/m2 op aardatmosfeer – Zonnewind • Stroom van geladen deeltjes • + 400 km/s 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 3 De Aarde • Geomagnetisch veld – Vervormd door zonnewind – Magnetosfeer • Geomagnetisch veld – Druppelvorm » Zonzijde: +/- 10 RE » Nachtzijde: > 200 RE • Van Allen stralingsgordels • Ringstroom 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 http://www.marshallbrain.com/science/ 4 De Aarde • Ionosfeer – Zonnestraling ioniseert aardatmosfeer • D absorbeert, E en F reflecteren • Satellieten boven ionosfeer – Vliegtuigen, radioantennes,… eronder – Bepaalt communicatie • Atmosfeer – Ozonlaag,… 3 december 2014 http://www.weather.nps.navy.mil/~psguest/EMEO_online/ Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 © David Erickson 5 So, what’s all the fuss about?... 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 6 Zonnevlekken • Ondiepe depressies in de fotosfeer door magnetische storingen die het opstijgen van heet gas uit het zonneinwendige verhinderen • Temperatuur – Umbra: 3500°C – Penumbra: 4200°C • Magneetveld – 3000* sterker dan ongestoorde fotosfeer – Bipolair • Tegengestelde polariteit 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 7 Zonnevlekken De Halloweengroepen (Okt-Nov 2003) http://sohowww.nascom.nasa.gov/gallery/Movies/sunspots.html 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 8 Zonnevlekkencyclus • Zonnevlekkengetal (SSN) – SSN = 10.g + f, • met g het aantal groepen, en f het aantal vlekken • Bepaald door het SIDC in Ukkel! 3 2 – http://www.sidc.be/silso/ 13 – Voorbeeld • 21 Oktober 2013 – 7 groepen – 29 vlekken – SSN = 99 3 december 2014 3 4 2 2 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 9 Zonnevlekkencyclus • Zonnevlekkengetal (SSN) – SSN = 10.g + f, • met g het aantal groepen, en f het aantal vlekken • Bepaald door het SIDC in Ukkel! – http://www.sidc.be/silso/ – Zonnecyclus van +11 jaar • Stijg-/daaltijd: + 4/7 jaar • Gem. Max.: 117 (+ 41) • SC24 – Minimum: December 2008 – Maximum in Maart/April 2014 » Rmax = +/- 83 » Voorspeld: 90 + 20 (SC24 Prediction Panel, Mei 2009) • Complexe zonnevlekken oorzaak van zonne-uitbarstingen 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 10 Zonne-uitbarstingen Kortsluiting Reconnectie http://sohowww.nascom.nasa.gov/bestofsoho/Movies/movies2.html 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 11 Zonne-uitbarstingen Reconnectie Straling Zonnevlammen 3 december 2014 Deeltjes Protonstormen Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 Coronale Massa Ejecties 12 Zonne-uitbarstingen Wat Tijd X Straling (X-ray) t0 M Proton storm 15-120 minuten Geomagnetische storm (CME) 20-72 uur 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 C 13 22-25 Oktober 2013 Sterke zonneactiviteit 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 14 Bastille Day Event 14 Juli 2000 – X5,7 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 16 Halloween event 28 Oktober 2003 – X17 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 17 Effect van zonnevlammen Radio Black-outs 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 18 Effect van Protonstormen 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 19 Geomagnetische Storm Poollicht • Poollicht – Als energetische deeltjes langs de veldlijnen van het geomagnetische veld bewegen en botsen met deeltjes uit de atmosfeer • Zuidwaarts gericht • Substormen – Zowel noord- als zuidpool – Noordelijke richting, lokale middernacht – Kleuren – In België: tiental keer / SC 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 >200 km: zuurstof: rood <200 km: stikstof: blauw <200 km: zuurstof: groen (<100 km: stikstof: krimson) © G. Gonzales, Iowa State University, Okt 2003 20 Poollicht in België Voorwaarde: Kp > 8 Kp-index 9 8 7 6 5 4 3 2 1 3 december 2014 Zeer zware storm Zware storm Grote storm Matige storm Kleine storm Actief Onrustig Rustig Stefan Stumpf, Frankfurt – 5/6 Aug 2011 – Kp = 8 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 21 Geomagnetische Storm Poollicht Terje Sørgjerd https://plus.google.com/107543460658107759808#107543460658107759808/posts 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 22 Geomagnetische Storm Andere effecten http://www.ofcm.gov/risk/presentations/day%201/1_intro_obj/fc_wel come_intro_obj_updated.ppt 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 23 NOAA ruimteweer-schalen voor Radio Blackouts (R) http://www.swpc.noaa.gov/NOAAscales/ 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 24 NOAA ruimteweer-schalen voor stralingsstormen (S) http://www.swpc.noaa.gov/NOAAscales/ 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 25 NOAA ruimteweer-schalen voor geomagnetische stormen (G) 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 http://www.swpc.noaa.gov/NOAAscales/ 26 Zonne-uitbarstingen Reconnectie Straling Zonnevlammen Deeltjes Protonstormen Coronale Massa Ejecties t0 15-120 min. 20-72 uur R1 (licht) => R5 (extreem) S1 (licht) => S5 (extreem) G1 (licht) => G5 (extreem) Parameter M1 => > X20 Pfu (>10MeV): 10 => 105 Kp = 5 => Kp = 9 Bescherming Aardatmosfeer Magneetveld Aarde Magneetveld Aarde Tijd NOAA 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 27 NOAA 1429 02-16 maart 2012 • Een van de grotere groepen uit SC24 – Opp.: 1270 MH • Blote oog object – NOAA 1339: 1540 MH – NOAA 2192: 2750 MH • Zeer complex • Zeer actief 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 28 NOAA 1429 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 29 NOAA 1429 X M C X1.1 X5.4 M6.3 M2.0 M8.4 M7.9 – 14 M- en 2 X-flares • Eén van de flare-krachtigste groepen van SC24 – X5,4 op 7 maart: 2de sterkste van SC24 dusver • Protonflare: krachtigste van SC24 dusver 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 30 NOAA 1429 Voornaamste zonnevlammen – SDO AIA171 - ZOOM 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 32 NOAA 1429 Protonstormen en CME’s 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 33 NOAA 1429 Protonstormen en CME’s – SOHO LASCO C3 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 34 NOAA 1429 Geomagnetische stormen 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 35 NOAA 1429 Ruimteweer & andere geomagnetische effecten • Zonnevlammen (R3) – Slechts kortstondige radio black-outs • Protonstormen (S3) – Omlegging poolvluchten • Niet straling, maar communicatie – Astronauten veilig – Satelliet-instrumenten tijdelijk down • ACE, Venus Express • Geomagnetische stormen (G3) – Poollicht niet spectaculair • Niet in België – Geen invloed op GPS, ISS,… 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 36 NOAA 2158 4-17 September 2014 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 37 NOAA 2158 1 September 2014 – Krachtige explosie op achterkant Zon 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 38 NOAA 2158 M4.5 & X1.6 flare X M C 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 39 NOAA 2158 Kleine proton flare 126 pfu 28 pfu 9.7 pfu 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 40 X1.6 flare in NOAA 2158 10 September - 17:45UT 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 43 X1.6 flare in NOAA 2158 10 September - 17:45UT - Halo CME: 1200 km/s - Aankomst voorspeld voor 12 Sep om 21:00UT +/- 12 uur (conservatief) 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 44 Aankomst CMEs van M4 & X1 flare 3 december 2014 CME CME SBC (M4) (X1) Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 45 NOAA 2158 Geomagnetische effecten 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 http://stce.be/news/268/welcome.html 46 NOAA 2158 Geomagnetische effecten 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 47 NOAA 2192 17-30 Oktober 2014 • Grootste groep sinds November 1990 – 2750 MH • Zeer groot aantal zonnevlammen – 73 C-flares – 35 M-flares – 6 X-flares • GEEN proton flares • GEEN CMEs 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 48 NOAA 2192 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 49 NOAA 2192 Enkel matige radio-blackouts 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 50 Zonnestormen op de achterkant van de Zon 20 September 2012 – Krachtigste zonnevlam uit SC24: X12 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 51 Zonnestormen op de achterkant van de Zon 23 Juli 2012 - Carrington-achtig event in NOAA 1520 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 52 Zonnestormen op de achterkant van de Zon 23 Juli 2012 - Carrington-achtig event in NOAA 1520 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 53 Zonnestormen op de achterkant van de Zon 23 Juli 2012 - Carrington-achtig event in NOAA 1520 * • R=3 – M8.2 – X2.5 • S=3? – 10000* toename • G=5 – Fast Transit Event • CME: +/-2800 km/s • 19 uur – Bzcorr: -70nT – Sterkste storm van de laatste 25 jaar!! 3 december 2014 * In situ waarden – Te corrigeren voor algoritmen, geometrie en tilt Aarde Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 54 Echt grote zonnestormen… NOAA Date event NOAA WLF? Satelliet / Instrum. buiten gebruik? Sterke GIC? Transfo. verlies? Comms. verlies? Opmerkingen NOAA R S G 7 Mar 2012 3 3 3 Satelliet Enkele Nee Nee Polen Enkele poolvluchten omgeleid 17 Jan 2005 3 3 3 Satelliet Enkele Nee Nee Polen Poolvluchten omgeleid voor 4 dagen! Ja Malmö ZuidAfrika Dagzijde Geen contact met beklimmers Mt Everest en Trans-Atl. Zeilrace Ozonlaag aangetast Astronauten diep in ISS meldden « ocular shooting stars » 28 Oct 2003 4 4 5 Ja Verlies van Midori-2 Ja Nee Polen Ozonlaag aangetast (1 %) ISS verloor 15 km in enkele uren Fouten in GPS twee keer zo groot Ja Québec Polen Geen tracking meer van 1300 objecten! SMM vroegtijdig opgebrand Ja British Columb. (CAN) AT&T Fastest Transit Event (FTE: 14.6 uur!) Dodelijke dosis voor Apollo-astronauten indien op de Maan Ja Eerste Wit Licht Flare (WLF) Niet werkende telegraaflijnen Aurora zichtbaar tot in Cuba en Hawaï G-storm 3 maal intenser dan Mar 1989 Ozonlaag aangetast (5%)55 14 Jul 2000 3 4 5 Satelliet Verlies van Astro-D 10 Mar 1989 4 3 5 Ja Veel 4 Aug 1972 1 Sep 1859 3 5* 3 december 2014 5+ 5+* 5- 5+ Ja Ja - - Ja - Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 4 Augustus 1972 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 57 1 September 1859 http://www.geomag.bgs.ac.uk/education/carrington.html 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 58 Dit doen we beter direct goed… 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 59 Het SIDC ruimteweer voorspellingsteam • Bestaat uit experten in verschillende domeinen • Wekelijkse tour-of-duty • Voorspelling van zonneactiviteit, energetische deeltjes van de Zon, en geomagnetische toestand • Beschikt over talrijke web-tools en –interfaces – http://www.sidc.oma.be/index.php 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 Previweb 60 Het SIDC ruimteweer voorspellingsteam 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 61 Ruimteweersatelliet: PROBA2 Incl. PROBA2 Science Centre (P2SC) 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 62 Het ruimteweer coördinatiecentrum (SSCC) 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 63 Het ruimteweer coördinatiecentrum (SSCC) • Coördineert belangrijke ondersteuning tijdens specifieke ESA ruimtemissies – GAIA • December 2013 – Januari 2014 – Lancering + L2-insertie • Zonnevlammen & Protonstormen – Venus Express • Mei - … 2014 – Aerobraking campagne • Vlammen, Proton, CME, Radioflux – Rosetta • Oktober - … 2014 – Philae landing & operatie • Vooral protonstormen 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 64 Meer informatie over het Ruimteweer en de Ruimteweerdiensten in Ukkel • SIDC: – http://www.sidc.oma.be/ • STCE: – http://stce.be/ • P2SC: – http://proba2.oma.be/ • SSCC: – http://swe.ssa.esa.int/web/guest/s ervice-centre • Europese Week van het Ruimteweer – http://www.stce.be/esww11/ 3 december 2014 Zonnestormen tijdens Zonnecyclus 24 65 Vragen ?
