De zon en ruimteweer

De zon en ruimteweer
Inleiding:
Zon (150 milj km ver) en ruimteweer is een zeeeeer uitgebreid onderwerp: overzicht geven
Vanaf WO II is men invloed van activiteit van Zon op aarde beginnen bestuderen
Tijdens WO: hinder in radio communicatie, militaire radars >> oorzaak is de Zon
Vele gezichten van de Zon
* Wat hoor niet in het rijtje thuis?(MDI: is geen echte foto van de zon)
* De zon is een hete bol plasma:
92.1 % Waterstof, 7.8 % Helium; de rest, koolstof, stikstor, zuurstof, ijzer, magnesium
*vele gezichten van de zon = vele laagjes
Fotosfeer: al het zonlicht in het zichtbaar spectrum; hier kan je zonnevlekken waarnemen
EIT (Extreem UV licht) hier 3 verschillende golflengten, dus verschillende temperaturen
Magnetogram: Magnetische polariteit zichtbaar, Doppler effect; Zwart/Wit
Halpha: absotptielijn van neutraal waterstof (chromosfeer)
0 Kelvin = -273,15 Celsius = absolte minimum
Vanwaar die vele gezichten?
* Temperatuur is niet overal hetzelfde: mysterie: hete corona! Na 50 jaar zoeken nog geen antwoord.
Filmpje: we wandelen van de fotosfeer, de koudste laag naar de corona.
* Straling is anders bij andere temperatuur: heet: zeer energetische straling:
vb corona 195 A, Extreem UV, overgangslijn van FeII
*3 lagen: fotosfeer - chromosfeer - corona (eclips!)
Zonnecyclus
* filmpje bekijken: de activiteit neemt toe en af, periode van 11 jaar.
*Grafiek: maat voor activiteit vd zon is het zonnevlekkengetal (Wolfgetal, Naar Wolf die in 1849
formule uitvond) wordt dagelijks geteld ook bij ons. Wij berekenen “het internationale
zonnevlekkengetal”, sinds 1981.
Foto van zonnevlek ingezoomd
Vanwaar die cyclus?
Gelukkig is er een cyclus! Magneetveld is de sleutel.
The big magnet
Rond de zon hangt een magneetveld, net zoals rond de aarde: dipool
Zon is geen vaste bol maar ondergaat differentiële rotatie
Gevolg: veldlijnen rekken uit, komen dichter bij elkaar te liggen, veld wordt sterker, breekt door
oppervlak van de zon. >> ingewikkeld patroon van vele dipooltjes: zonnevlekken
Magnetic carpet
Connectie Zon-Aarde
aarde is een dipool
constante zonnewind: vervorming dipool, ijle wind met hoogenergetische geladen deeltjes, v= 400 km/s
daarrond: magnetosfeer: beschermt de aarde tegen de meeste deeltjes
Zon observeren vanuit de ruimte
2 plaatsen van observatie:
* L1 punt: evenwichtspunt tussen zon en aarde
SoHO: gebouwd in Europa, gelanceerd van Cape Canaveral, Florida in 1995, bijdrage ROB
Revolutionair: convectie laag, structuur v zonnevlekken, temp structuur vd zon, mogel. ruimteweer
voorspellen, nieuwe fenomenen ontdekt; Oorspronkelijk voor 2 jaar, nu al 8 jaar in ruimte!!
ACE: zonnewind componenten
* Geostationair: boven zelfde punt op aarde;
GOES: 35.000 km boven evenaar, altijd boven dezelfde plaats, zowel voor aarde als voor zonneobservatie.
Overzicht
Ruimteweer
Zonneweercomponenten:
Zonnevlammen: Magnetische energie vrijgegeven/omgezet in straling: vooral X en UV
Relativistische deeltjes komen vrij (op 30 min bij aarde)
Magnetische veldlijnen herschikken zich
Protuberansen: gigantische lussen: hoge concentratie van koud plasma samengehouden door
magneetveld. Protuberans groeit steeds en gravitatie kan het niet meer houden > uitbarsting
zonnewind, versneld door: plasmawolken richting aarde (tot 2000 km/s), coronale gaten
Onze verdedigingslinies
Magnetosfeer: grote boog rond aarde die de aarde globaal beschermt: magnetisch veld: netwerk
Ionosfeer: onder 100-1000 km boven aarde: schermt ons af tegen EUV, X-rays
Lagere atmosfeer: tegen kosmische straling
Extreem zonneweer: oktober 2003
Zeer grote zonnevlek: beta-gamma-delta: magnetische configuratie zeer ingewikkeld
Vd orde 11 keer groter dan de aarde
Achtergrondstraling stijgt als deze zonnevlek op de zon verschijnt
GOES: X-straling geklasseerd in logaritmische schaal: A,B,C,M,X
X1.1 flare
Week erna: X17en X10 (die X28 kan zijn, want aan de rand van de zon)
Magnetische energie omgezet in Straling (flare) en beweging van plasma (CME) en ook vrijkomen van
hoogenergetische deeltjes
zie filmpje voor zonnevlam, filmpje halo CME
Plasmawolk richting aarde >> geomagnetische storm = verstoring van het aardmagneetveld
Effecten van ruimteweer
Drie soorten effecten
1. X-straling -> radio blackout
* X en UV straling geabsorbeerd door ionosfeer > dissipatie > opwarming > sleepkracht op sattelieten
* Verstoorde radiocommunicatie (door ionizatie van ionosfeer, uitzetting, andere reflectie of breking)
* Positiebepaling: GPS, LF fout wegens sattellieten fout
2. Protonen storm:
* EVA: dodelijke straling
* sattelieten: deeltjes kunnen inslaan > van foute info tot permanente schade aan geheugenchips;
cumulatie, vb. beschadiging van zonnepanelen
* passagiers en piloten: enkel op hoge latitude (poolvluchten) +/- 10 medische rontgenfoto’s
3. Geomagnetische storm
= verstoring van het aardmagneetveld
>> electisch veld veld wordt opgewekt (cfr. Dynamo, inductiewet)
>> electrische stroom in aarde (geleidend) ook zichtbaar aan aardoppervlak
>> electriciteitsnetwerk is een ideaal circuit voor deze stromen
>> gelijkstroom bovenop wisselstroom !
>> KORTSLUITING !
vooral invloed aan polen, bij grote stormen ook bij ons!
* Ionosfeer is geen perfecte geleider > omzetting van electriciteit in warmte > atmosfeer zet uit > laag
hangende satellieten komen in hogere dichtheidslaag > sleepkracht > satellieten zakken
* Electriciteitscentrale en -netwerk:
- problemen met over voltage > voorzorgen: 80 % van normale energieproductie
(cfr. Dynamo: bewegend magneetveld > electrische stroom)
- transformatoren gesatureerd en kunnen doorbranden door extra opwarming
- 30 oktober, Malmoe in Zweden, 1 uur zonder stroom > 20.000 gezinnen
* pijpleidingen: geinduceerde stromen lopen ook door olie en gas-pijpleidingen, > schade: roest
* telecomm. kabels: verkeerde signalen en schade
* spoorweglijnen: problemen met signalering, spoor = geleider
* aurora: reconnectie > veldlijnen open > electronen komen binnen > via veldlijnen spiraal naar
beneden > deeltjes in ionosfeer w geioniseerd > bij terugvallen van electron > aurora !!