Úvodní strana  >  Články  >  Hvězdy  >  Výzkumy v ASU AV ČR (112): Proudění plazmatu v okolí slunečních filamentů

Výzkumy v ASU AV ČR (112): Proudění plazmatu v okolí slunečních filamentů

Vlevo: Kontextový obrázek z 9. 1. 2002, na němž je dobře patrno hned několik filamentů. Bílou linií je naznačena oblast výzkumu. Vpravo: Odpovídající hodnoty podélných rychlostí v oblastech těchto čtyř filamentů. Červenými šipkami je naznačena amplituda rychlosti na různých stranách inverzní linie.
Autor: Pavel Ambrož

Sluneční aktivita se projevuje nepřeberným množstvím útvarů. Mezi ty oblíbené z pohledu amatérských astronomů zajisté patří oblaka slunečního materiálu uvězněná ve smyčkách magnetických polí vysoko nad slunečním povrchem. Podle úhlu pohledu mluvíme buď o protuberancích (ty pozorujeme nad diskem) nebo filamentech (pozorujeme proti disku Slunce) a jejich studium bylo cílem nejnovější práce Pavla Ambrože z ASU. Autoři si všímali zejména charakteristik proudění plazmatu po slunečním povrchu v okolí dlouhožijících filamentů.

Původcem všech projevů sluneční aktivity je magnetické pole, které podléhá podstatným změnám. V některých specifických případech se v arkádách magnetického pole v koróně vytvoří struktura malých prohlubní, do nichž může kondenzovat chromosférické plazma, které se vypařuje podél smyček arkády. Útvar pak v pozorování ve spektrálních čarách vodíku vytváří oblouk vypínající se nad slunečním povrchem ve výškách desítek až stovek tisíc kilometrů. Vzniká protuberance nebo filament. Tyto útvary se jako klikatí hadi často táhnou v délkách stovek tisíc kilometrů a mohou být velmi stabilní, tedy jen s malými proměnami vydržet několik dní, ale jako celek i několik týdnů.

Z principů vzniku je tedy jasné, že filamenty by se měly vyskytovat v oblastech, kde se mění polarita magnetického pole, neboť arkáda smyček směřuje vždy od jedné polarity do druhé. V případě stabilních filamentů je dělící čára mezi polaritami magnetického pole snadno identifikovatelná, odborníci mluví o tzv. inverzní linii. A skutečně, stabilní filamenty v aktivních oblastech se typicky formují nad inverzní linií. Inverzní linie je jen zřídka podobná přímce, mnohem častěji připomíná spíše klikatou čáru, v jejíž střední ose se často vytváří filament. Chromosférické struktury (např. všudypřítomné fibrily) mají v okolí filamentů charakteristické uspořádání podél filamentu, takže v jeho okolí vytváří specifický kanál. Nohy filamentů velmi těsně souvisí s výraznými háčky nebo vousy po jejich stranách a jsou zakotveny hluboko do nižších vrstev atmosféry. Na snímcích v čáře Hα s dobrým prostorovým rozlišením pozorujeme, že filamenty se skládají z velkého množství tenkých vláken, která propojují opačné polarity ne kolmo, ale tak, že vykazují výrazný sklon k ose filamentu.Vznik filamentů není zcela uspokojivě vysvětlen a teoretické modely, které berou zřetel na výsledky pozorování, soudí, že v něm svoji roli musí hrát charakteristické proudění plazmatu v okolí inverzní linie. Právě pro téměř vždy přítomný sklon vláken k ose filamentu (mluvíme zde o tzv. chiralitě vláken) předpokládají, že v okolí inverzní linie je přítomno střižné proudění (tedy že rychlost plazmatu podél inverzní linie je na jedné straně vyšší než na druhé) a toto vede ke vzniku těch správných magnetických struktur, v nichž může kondenzovat chromosférické plazma.

Pavel Ambrož z ASU ve spolupráci s Wolfgangem Pötzi z Rakouska studoval celkově čtyřiašedesát filamentů zachycených v celodiskových pozorování z observatoří v rakouském Kanzelhöhe a u amerického Velkého medvědího jezera. Využil nejen sekvence pozorování ve vodíkové čáře Hα, v níž jsou filamenty dobře patrné, ale také měření podélné složky pohybu plazmatu, tzv. dopplergramy, jež byly s pomocí magnetooptického filtru pořizovány na observatoři v Kanzelhöhe. Zatímco snímky v  Hα sloužily především k identifikaci pozice filamentu, sekvence dopplergramů byly použity k měření horizontálních rychlostí. Při tomto měření se využilo sledování pohybů význačných struktur – konvektivních buněk supergranulí – od snímku do snímku.

Výsledky práce ukazují, že ve všech studovaných případech se skutečně vyskytuje střižné proudění podél filamentů. Výsledek je o to zajímavější, že ve všech případech, kde bylo možné vlákna uvnitř filamentů identifikovat, odpovídal jejich sklon k ose i znaménku rozdílu středních střižných rychlostí.   Nezdá se však, že ve směru kolmém by byla přítomna význačná složka středního proudění směrem k inverzní linii, což ty podstatné modely vyžadovaly. Autoři ukazují, že pohyby k inverzní linii a od ní se vyskytují úsekově přibližně ve stejném zastoupení, nelze tedy mluvit o převažující složce v případě, že sledujeme střední hodnotu podél filamentu.

Výsledky však ale zcela přesvědčivě ukazují, že vousy filamentů jsou zakotveny v místech s výrazně sbíhavým prouděním. Lze předpokládat, že sbíhavé pohyby zde koncentrují rozptýlené magnetické pole a z koncentrace vznikne výrazná magnetická struktura propojující se s filamentem prostřednictvím vousu. Oblasti, kde se pozorují sbíhavé pohyby jsou poměrné úzké a právě v nich se prostřednictvím turbulentní difúze magnetického toku pohybují místa zakotvení filamentu z obou stran k ose filamentu.

Charakteristické proudění plazmatu ve fotosféře se tedy v okolí stabilních filamentů vyskytuje. Jakým způsobem přispívá ke vzniku nebo stabilizaci magnetické struktury je ale otázkou pro další studie.

REFERENCE

Ambrož, P. a Pötzi, W: Horizontal flow below solar filaments, Astronomy & Astrophysics, v tisku

KONTAKT

RNDr. Pavel Ambrož, CSc.
Email: pambroz@asu.cas.cz
Sluneční oddělení Astronomického ústavu AV ČR

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Sluneční oddělení ASU AV ČR

Převzato: Astronomický ústav AV ČR, v.v.i.



O autorovi

Michal Švanda

Michal Švanda

Doc. Mgr. Michal Švanda, Ph. D., (*1980) pochází z městečka Ždírec nad Doubravou na Českomoravské vrchovině, avšak od studií přesídlil do Prahy a jejího okolí. Vystudoval astronomii a astrofyziku na MFF UK, kde poté dokončil též doktorské studium ve stejném oboru. Zabývá se sluneční fyzikou, zejména dynamickým děním ve sluneční atmosféře, podpovrchových vrstvách a helioseismologií a aktivitou jiných hvězd. Pracuje v Astronomickém ústavu Akademie věd ČR v Ondřejově a v Astronomickém ústavu Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy v Praze, kde se v roce 2016 habilitoval. V letech 2009-2011 působil v Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung v Katlenburg-Lindau v Německu. Astronomií, zprvu pozorovatelskou, posléze spíše „barovou“, za zabývá od svých deseti let. Před začátkem pracovní kariéry působil v organizačním týmu Letní astronomické expedice na hvězdárně v Úpici, z toho dva roky na pozici hlavního vedoucího. Kromě astronomie se zajímá o letadla, zejména ta s více než jedním motorem a řadou okýnek na každé straně. Více o autorovi na jeho webových stránkách svanda.astronomie.cz.

Štítky: Filamenty, Astronomický ústav AV ČR


29. vesmírný týden 2018

29. vesmírný týden 2018

Přehled událostí na obloze od 16. 7. do 22. 7. 2018. Měsíc bude v první čtvrti. Večer nám obloha nabízí postupně Venuši, Jupiter, Saturn a Mars. Ráno je vidět také Neptun a Uran. K vidění je také dvojice trochu jasnějších komet. Rušno bylo u ISS, kde se vystřídal Cygnus s Progressem. Čína je rekordmanem v počtu letošních startů. Z Floridy má startovat Falcon 9. Před 45 lety odstartovala k Marsu sovětská sonda Mars 4.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

NGC4725

Titul Česká astrofotografie měsíce za červen 2018 obdržel snímek „NGC 4725“, jehož autorem je Dušan Šulc   NGC 4725. Popravdě, co takový název komu z nezasvěcených řekne … Asi mnoho ne. Ovšem astronomové, zejména ti noční, si po vyslovení tohoto názvu začnou libovat. A možná

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Noc v Horách

Tahle fotka vznikala dost zajímavě. Nemohl jsem najít žádnou kompozici, a nebylo moc času kvůli měsící co vycházel relativně brzo. Nakonec mě napadlo tohle panorama. Začal jsem oblohou, (6 snímků na Star Adventurer montáži asi 3 metry pod vrcholem který blokoval poryvy větru). Po nafocení oblohy jsem vylezl na nejvyšší bod, sundal montáž, nasadil kulovou hlavu a začal hledat správně popředí. Našel jsem toto - viz. fotka - a začal snímat. Bohužel jsem úplně zapomněl na měsíc, a ten vylezl nad skalní útvary kus ode mě krásně akorát na předposlední fotku popředí (7 fotek) Nezbývalo nic jiného než začít znova s měsíčním světlem. Když se na to dívám s časovým odstupem, ani mi to měsíční světlo tak nevadí - alespoň se zvýraznila skála uprostřed fotky, na které se marně se svou čelovkou a bundou černou jak noc snažím vyniknout. Při focení popředí byla již mléčná dráha posunutá asi o vzdálenost osvětlené části prostředního kamene, nicméně oblohu jsem se spodkem srovnal podle siluet hor na panorama s montáží. Výšlap to byl docela těžký, i pár divokých prasat s krávami jsem potkal, takže jsem opravdu rád že něco vyšlo. Původně jsem myslel že tu i přespím, nicméně byla taková zima, že jsem se po hodině snahy usnout rozhodl vstát a jít zpátky dolů. (ne, neměl jsem spacák :) ).

Další informace »