Úvodní strana  >  Články  >  Sluneční soustava  >  Výzkumy v AsÚ AV ČR (17): Osiřelé penumbry jako testovací materiál pro teorii slunečních skvrn

Výzkumy v AsÚ AV ČR (17): Osiřelé penumbry jako testovací materiál pro teorii slunečních skvrn

(Popiska obrázku v závěru článku) Autor: Astronomický ústav AV ČR
(Popiska obrázku v závěru článku)
Autor: Astronomický ústav AV ČR
Sluneční skvrny jsou nejvýznamějšími projevy sluneční aktivity, tedy neustálých proměn povrchového mangetického pole Slunce. Po právu jsou tedy cílem dalších a dalších odborných studií, neboť jsou i přes staletí trvající výzkum stále zahaleny několika tajemstvími. Otázky jejich vzniku nebo hloubkové struktury tak zůstávají nezodpovězeny. Jan Jurčák ze Slunečního oddělení AsÚ se věnoval studiu struktur, které svým vzhledem připomínají penumbru vyvinutých slunečních skvrn, ovšem s žádnou skvrnou nejsou přímo propojeny. Takové struktury si vysloužily označení osiřelá penumbra.

Každý poučený čtenář zajímající se byť jen trochu o sluneční skvrny ví, že sluneční skvrna je důsledkem potlačení průniku tepla konvekcí silným povrchovým magnetickým polem. Také ví, že vyvinutá sluneční skvrna má dvě dobře pozorovatelné části: vnitřní umbru (česky stín), která je částečně nebo zcela obklopena penumbrou (česky polostínem). Ten, kdo skvrny někdy viděl na vlastní oči není překvapen, že existují sluneční skvrny bez penumbry (obvykle jsou menší a nazývají se pórami), nebo že jsou skvrny komplikovaných typů, kdy je v jedné penumbře zahrnuto několik umber.

Hlavní rozdíl mezi umbrou a penumbrou tkví v charakteru magnetického pole, které tyto útvary formuje. Z pečlivých analýz spektroskopických pozorování dnes víme, že magnetické pole v umbře je silnější a směřuje téměř kolmo k rovině fotosféry. Naproti tomu v penumbře je magnetické pole více skloněno k rovině okolní fotosféry, na vnějším okraji penumbry je téměř v rovině fotosféry. Také je podstatně slabší. A tak zatímco v umbře toho amatérskými dalekohledy opravdu moc neuvidíme (velké sluneční dalekohledy ukáží doznívající degenerovanou konvekci v podobě tzv. umbrálních bodů), penumbra je za dobrých pozorovacích podmínek i v malých dalekohledech dobře patrná jako vláknitá. Tato vlákna (tzv. penumbrální filamenty) se radiálně rozbíhají od umbry ven ze skvrny a spektroskopická pozorování ukazují, že podél nich velmi rychle teče ionizované plazma ze skvrny ven. Fyzikální podstata penumbrálních filamentů ani dalších jemných struktur, které lze v penumbře pozorovat (např. penumbrální zrna) však doposud není spolehlivě vysvětlena. Je však velmi pravděpodobné, že jde o degenerovanou konvekci. Skvrny s penumbrou jsou ještě lemovány tzv. moatem (česky příkopem), jež se projevuje systematickým prouděním plazmatu pryč od skvrny.

Běžné skvrny však tentokrát J. Jurčáka a jeho tým nezajímaly. Cílem jeho výzkumu se staly dvě osiřelé penumbry, zachycené Slunečním optickým dalekohledem (Solar Optical Telescope, SOT) na palubě japonské družice Hinode v aktivních oblastech NOAA 10960 a NOAA 11089. Tento 0,5metrový přístroj je v současnosti největším slunečním dalekohledem ve volném kosmu, kde se, neovlivňován zemskou atmosférou, zaměřuje na studium útvarů sluneční atmosféry s vysokým prostorovým rozlišením. Přístroj pořizuje nejen snímky v několika oborech viditelného elektromagnetické záření, ale umožňuje změřit i jeho polarizaci, jež je především výsledkem interakce světla s magnetickými poli.

Analýzou těchto pozorování autoři práce ukázali, že obě osiřelé penumbry se nacházejí na hranici polarit magnetického pole, filamenty těchto penumber byly zarovnány se směrem magnetických siločar. Porovnáním s penumbrami ve vyvinutých skvrnách ve stejné skupině pak ukázali, že se tyto dva útvary nijak zásadně neliší. Na vnější straně osiřelých penumber dokonce nalezli i proudění plazmatu, které odpovídá moatu. Variace intenzity a sklonu magnetického pole i rychlosti proudění plazmatu jsou však v osiřelých penumbrách menší než v penumbrách skvrn.

Oba typy útvarů však vypadají odlišně v různých výškách v atmosféře. Zatímco hlouběji v atmosféře jsou osiřelé a normální penumbry vizuálně neodlišitelné, výše v atmosféře je již rozdíl značný, osiřelá penumbra se zdá podstatně jasnější. Autoři tento rozdíl vysvětlují absencí pozaďového magnetického pole. To se nad normální penumbrou uzavírá a nedovolí tak vzestup penumbrálních filamentů do větších geometrických výšek, zatímco v případě osiřelé penumbry takové pole chybí a tudíž penumbrální filamenty mohou vystoupat výše.

Odvozená struktura magnetického pole, které studované osiřelé penumbry vytváří, odpovídá velmi ploché smyčce podpovrchového pole připomínajícího velké řecké Omega. To protíná fotosféru ve dvou místech, ve dvou patách. Plazma v osiřelé penumbře proudí podél magnetických siločar směrem k patě s větší intenzitou pole. To připomíná situaci, kterou často řešíme v praxi, kdy je třeba přečerpat tekutinu z jedné nádoby do druhé. K tomu poslouží i hadička, kterou se obě nádoby volně spojí a kapalina pak samovolně přeteče z výše postavené nádoby do té níže postavené. V hadičce se vytváří podtlak, který odsává kapalinu z výše postavené nádoby, přičemž se využije tzv. sifónového efektu. (Praktici vědí, že podtlak je zpočátku třeba vytvořit, např. nasátím kapaliny do hadičky nebo jejím vyplněním kapalinou.) V penumbrách skvrn by to mohlo fungovat podobně, neboť v patách magnetického pole s větší intenzitou je přirozeně podtlak plynu ve srovnání s tlakem plynu v patě opačné. Sifónové proudění je jednou z teorií, jež vysvětlují pozorované vlastnosti normálních penumber.

Z časového vývoje vyplývá, že se v obou studovaných případech pole postupně zanořuje pod fotosféru a oba útvary tedy nejspíše zanikají. Autoři práce tedy uzavírají, že osiřelé penumbry reprezentují slabší a více skloněné magnetické pole normálních penumber bez pozaďové komponenty, která se nachází pouze v plnohodnotných skvrnách. I proto mohou být takové útvary důležitými k pochopení dějů ve slunečních skvrnách.

Obrázek v úvodu článku: Penumbry studované J. Jurčákem a jeho týmem jsou na těchto snímkách z družice HINODE ohraničeny modrou linií. Detailně vyšetřované osiřelé penumbry jsou v číslovaných boxech 1 a 2, číslem 3 je označena normální penumbra sluneční skvrny použitá pro porovnání.

Reference: Jurčák, J., Bellot Rubio, L. R., Sobotka, M., Orphan penumbrae: Submerging horizontal fields, Astronomy and Astrophysics 564 (2014) A91, arXiv:1402.6558

Kontakt: Mgr. Jan Jurčák, Ph.D., jurcak@asu.cas.cz

Převzato z webu Astronomického ústavu AV ČR.




Seriál

  1. Na čem se pracuje v Ondřejově (1): Objev prvních B[e] nadobrů v Galaxii v Andromedě
  2. Na čem se pracuje v Ondřejově (2): Meteority Příbram a Neuschwanstein nedoprovázejí malá tělesa
  3. Na čem se pracuje v Ondřejově (3): Cesta k seismologii slunečních protuberancí
  4. Na čem se pracuje v Ondřejově (4): Předpověď slupky v galaxii NGC3923: cesta k ověření alternativní teorie gravitace?
  5. Na čem se pracuje v Ondřejově (5): Zašpinění bílí trpaslíci s magnetickým polem
  6. Na čem se pracuje v Ondřejově (6): Proudění plazmatu kolem slunečních skvrn
  7. Výzkumy na AsÚ AV ČR (7): SPLAT - mocný nástroj pro zobrazení a jednoduchou analýzu spekter
  8. Výzkumy na AsÚ AV ČR (8): Druhotná tvorba hvězd ve vznikajících galaxiích a hmotných hvězdokupách
  9. Výzkumy na AsÚ AV ČR (9): Hvězda v prachové obálce v okolí černé veledíry
  10. Výzkumy na AsÚ AV ČR (10): Střižné proudění ve sluneční atmosféře jako generátor elektrického pole
  11. Výzkumy na AsÚ AV ČR (11): Komplikovaná rotace planetky Apophis ovlivňuje její let Sluneční soustavou
  12. Výzkumy na AsÚ AV ČR (12): Protony slunečního větru ve vzdálenosti jedné astronomické jednotky od Slunce
  13. Výzkumy na AsÚ AV ČR (13): Chladný plyn v mezigalaktickém prostoru vytržen z galaxie ESO 137-001
  14. Výzkumy v AsÚ AV ČR (14): Bílá erupce pozorovaná spektrografem IRIS
  15. Výzkumy v AsÚ AV ČR (15): Be hvězda v těsné dvojhvězdě s horkým podtrpaslíkem
  16. Výzkumy v AsÚ AV ČR (16): Vliv rotačního směšování a metalicity na ztrátu hmoty hvězdným větrem
  17. Výzkumy v AsÚ AV ČR (17): Osiřelé penumbry jako testovací materiál pro teorii slunečních skvrn
  18. Výzkumy v AsÚ AV ČR (18): Detailní modely gravitačního pole Země
  19. Výzkumy v AsÚ AV ČR (19): Nejpřesněji určené parametry binární planetky
  20. Výzkumy v AsÚ AV ČR (20): Jasná Perseida s neobvykle vysokou počáteční výškou
  21. Výzkumy v AsÚ AV ČR (21): Prostorové mapování galaktického centra pomocí rentgenové polarimetrie
  22. Výzkumy v AsÚ AV ČR (22): Vliv atmosféry a oceánů na polohu rotační osy Země
  23. Výzkumy v AsÚ AV ČR (23): Analytický model Birkelandových proudů
  24. Výzkumy v AsÚ AV ČR (24): Ověřování zákrytového modelu proměnných aktivních galaktických jader
  25. Výzkumy v AsÚ AV ČR (25): Urychlování elektronových svazků ve slunečních erupcích
  26. Výzkumy v AsÚ AV ČR (26): Jak rotují kometární meteoroidy?
  27. Výzkumy v AsÚ AV ČR (27): Odhalovaná tajemství hvězdy se závojem
  28. Výzkumy v AsÚ AV ČR (28): Hvězdný vítr v dvojhvězdě s kompaktní složkou
  29. Výzkumy v AsÚ AV ČR (29): Rozšiřování magnetických trubic nad slunečními aktivními oblastmi
  30. Výzkumy v AsÚ AV ČR (30): Jak souvisejí astrosféry a astroohony s urychlováním částic kosmického záření?
  31. Výzkumy v AsÚ AV ČR (31): Dlouhodobé změny aktivity kataklyzmické proměnné V1223 Sgr
  32. Výzkumy v AsÚ AV ČR (32): Upřesnění základních parametrů planetky Apophis
  33. Výzkumy v AsÚ AV ČR (33): Možnosti měření magnetických polí ve sluneční chromosféře, přechodové oblasti a koróně
  34. Výzkumy v AsÚ AV ČR (34): Oblak G2 přežil průlet kolem centra Galaxie a je zřejmě mladou hvězdou
  35. Výzkumy v AsÚ AV ČR (35): Mateřské těleso meteoritu Čeljabinsk opět neznámé
  36. Výzkumy v AsÚ AV ČR (36): Nové dvojhvězdy s horkou podtrpasličí hvězdou a vlastnosti této populace hvězd
  37. Výzkumy v AsÚ AV ČR (37): Rekonstrukce vzhledu aktivního galaktického jádra
  38. Výzkumy v AsÚ AV ČR (38): Simulace chování astrofyzikálního plazmatu v extrémních podmínkách
  39. Výzkumy v AsÚ AV ČR (39): Drakonidy 2011 z letadla
  40. Výzkumy v AsÚ AV ČR (40): Kapitoly v učebnici Asteroids IV i od pracovníků AsÚ
  41. Výzkumy v AsÚ AV ČR (41): Balíček programů pro analýzu nemaxwellovských rozdělovacích funkcí částic ve sluneční atmosféře
  42. Výzkumy v AsÚ AV ČR (42): Tajemná povaha rentgenového zdroje Her X-1
  43. Výzkumy v ASU AV ČR (43): Vznik penumbry sluneční skvrny v přímém přenosu
  44. Výzkumy v ASU AV ČR (44): Rekurentní novy v galaxii M 31
  45. Výzkumy v ASU AV ČR (45): Možná naleziště ropy v Perském zálivu z gravitačních modelů
  46. Výzkumy v ASU AV ČR (46): Mohou být hvězdné pulsace zdrojem proměnnosti hvězdného větru?
  47. Výzkumy v ASU AV ČR (47): O původu meteorického roje Kvadrantid
  48. Výzkumy v ASU AV ČR (48): ALMA bude pozorovat i Slunce
  49. Výzkumy v ASU AV ČR (49): Vliv rentgenového záření na charakter hvězdných větrů v dvojhvězdách s hmotnou komponentou
  50. Výzkumy v ASU AV ČR (50): Turbulence plazmatu a kinetické nestability v expandujícím slunečním větru
  51. Výzkumy v ASU AV ČR (51): Vzhled rázové vlny hvězdy při průletu kolem centra Galaxie
  52. Výzkumy v ASU AV ČR (52): Mění srážky tvar planetek?
  53. Výzkumy v ASU AV ČR (53): Udržely póry sluneční cyklus v době Maunderova minima?
  54. Výzkumy v ASU AV ČR (54): Supererupce na hvězdě DG CVn
  55. Výzkumy v ASU AV ČR (55): Souvislost oblaků CO s obálkami HI v Mléčné dráze
  56. Výzkumy v ASU AV ČR (56): Nárůst kontinua ve slunečních erupcích – nové možnosti jejich předpovědí?
  57. Výzkumy v ASU AV ČR (57): Katalog videí dokumentujících pád bolidu Čeljabinsk
  58. Výzkumy v ASU AV ČR (58): Tisícileté cykly střední výšky světového oceánu
  59. Výzkumy v ASU AV ČR (59): Model expanze oblaků ve slunečním větru
  60. Výzkumy v ASU AV ČR (60): Detekce dopadů zemských miniměsíců
  61. Výzkumy v ASU AV ČR (61): Lze ze spektra aktivního galaktického jádra usoudit na povahu jeho zdroje?
  62. Výzkumy v ASU AV ČR (62): Lze pozorovat ohřev koróny nanoerupcemi?
  63. Výzkumy v ASU AV ČR (63): Neobvyklá rotace trpasličí galaxie je důsledkem nedávné srážky
  64. Výzkumy v ASU AV ČR (64): Přímé pozorování klouzavé rekonexe dalekohledem GREGOR
  65. Výzkumy v ASU AV ČR (65): Složky těsné vizuální dvojhvězdy 1 Del rozlišeny spektroskopicky
  66. Výzkumy v ASU AV ČR (66): Příčky v galaxiích jako důsledek vzájemného slapového působení
  67. Výzkumy v ASU AV ČR (67): Neobvyklé chemické složení zašpiněného bílého trpaslíka
  68. Výzkumy v ASU AV ČR (68): Hustota průmětů drah umělých družic Země na zemském povrchu a přesnost parametrů gravitačního pole Země
  69. Výzkumy v ASU AV ČR (69): Vlastnosti plazmatu ve slunečních protuberancích
  70. Výzkumy v ASU AV ČR (70): Útok létajících hadů - mohou vodíkové proudy fragmentovat na izolované oblaky vodíku?
  71. Výzkumy v ASU AV ČR (71): Vlastnosti satelitů planetek
  72. Výzkumy v ASU AV ČR (72): Rentgenová aktivita polaru AM Herculis
  73. Výzkumy v ASU AV ČR (73): Analýza spektra bolidu Benešov
  74. Výzkumy v ASU AV ČR (74): Když gravitační síla soupeří s elektromagnetickou – Elektricky nabitá látka v okolí zmagnetizované černé díry
  75. Výzkumy v ASU AV ČR (75): Co nám říkají erupce A hvězd o korónách G hvězd?
  76. Výzkumy v ASU AV ČR (76): Deset let optických dosvitů gama záblesků dalekohledy BOOTES
  77. Výzkumy v ASU AV ČR (77): Zdroje záření Lyman-α: Klíč k pochopení minulosti vesmíru?


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: Penumbry


49. vesmírný týden 2016

49. vesmírný týden 2016

Přehled událostí na obloze od 5. 12. do 11. 12. 2016. Měsíc bude v první čvrti, uvidíme Lunar X? Večer je krásně vidět Venuše na jihozápadě. Mars je výše a skoro nad jihem. Ráno je pěkně viditelný Jupiter. Slunce se po krátkém zvýšení aktivity opět uklidnilo. Poté, co došlo k selhání horního stupně rakety Sojuz, zřítila se nad Ruskem nákladní loď Progress, původně určená k zásobování ISS. Pokud se v tomto týdnu povede start japonské zásobovací lodi HTV, bude to pro osazenstvo stanice úplně v pohodě. Kromě tohoto startu se očekávají ještě další čtyři.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

Planety

Hvězdy bloudivé, oběžnice, planety. Několik pojmenování téhož. Ostatně i řecké πλανήτης, neboli planétés, znamená vlastně „tulák“. Pro mnoho z nás obíhá kolem Slunce planet devět. Merkur, Venuše, Země, Mars, Jupiter, Saturn, Uran, Neptun a Pluto. Ovšem od roku 2006, od valného shromáždění

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Za súmraku

Vrch Ostrá 1247mnm. Počas astronomického súmraku ešte posledné slnečné svetlo osvetľovalo horizont. Na fotke je vidieť Mesiac, Mars, Venušu a Mliečnu cestu.

Další informace »