Úvodní strana  >  Články  >  Sluneční soustava  >  Výzkumy v AsÚ AV ČR (25): Urychlování elektronových svazků ve slunečních erupcích

Výzkumy v AsÚ AV ČR (25): Urychlování elektronových svazků ve slunečních erupcích

Snímek sluneční erupce pořízený v měkké rentgenové oblasti. Tato erupce se zažehla v září 2005 a byla fotografována americkou družicí TRACE. Patrné jsou poerupční smyčky, podél nichž se šíří svazky elektronů a při svém brždění vydávají rentgenové záření Autor: NASA/LMSAL
Snímek sluneční erupce pořízený v měkké rentgenové oblasti. Tato erupce se zažehla v září 2005 a byla fotografována americkou družicí TRACE. Patrné jsou poerupční smyčky, podél nichž se šíří svazky elektronů a při svém brždění vydávají rentgenové záření
Autor: NASA/LMSAL
Sluneční erupce jsou jedním z nejvýraznějších projevů sluneční aktivity. Jejich výzkumu je věnováno značné úsilí, neboť jevy v nich probíhající i s nimi spojené ovlivňují široký meziplanetární prostor a dopadají i na život člověka, především na technologická zařízení umístěná na Zemi i na oběžné dráze. Fyzikálně realistický popis jevů probíhajících při erupci je tedy prvním krokem pro plné pochopení těchto jevů. Michal Varady z AsÚ a jeho kolegové se zabývali jedním z nesouladů mezi předpověďmi současného modelu erupcí s pozorováními.

Standardní model sluneční erupce vychází z toho, že vysoko ve sluneční koróně dojde k přepojení (rekonexi) magnetického pole, které se do těchto výšek vypíná ve formě smyček z fotosféry. Co přesně rekonexi zahajuje a za jakých podmínek k ní dochází je stále předmětem vědeckého výzkumu. Při rekonexi se uvolní energie nahromaděná v napnutých siločarách magnetického pole, dochází k prudkému ohřevu plazmatu v těsném okolí rekonexního bodu na mnoho milionů stupňů. Uvolněná energie magnetického pole však neslouží pouze k ohřevu, ale také ke vzniku rychlých částic (elektronů i protonů) šířících se ve formě svazků jednak do meziplanetárního prostoru a jednak do nižších vrstev sluneční atmosféry.

Elektronové svazky se šíří podél siločar magnetických smyček a sráží se s plazmatem sluneční atmosféry, čímž se účinně brzdí a vyzařují přebytečnou energii na rentgenových vlnových délkách. Paty magnetických smyček jsou proto zdrojem intenzivního rentgenového záření, což svědčí o velmi intenzivních srážkách urychlených částic s částicemi chromosférického plazmatu. Probíhá tzv. impulsní fáze erupce, následovaná fází vyhasínání, při níž se sluneční atmosféra vrací do rovnovážného stavu. Během impulsní fáze přenášejí svazky částic urychlených vysoko v koróně energii dolů do chromosféry, kde vyvolávají intenzivní záření třeba v čarách vodíku. V některých případech se dokonce pozorují tzv. bílé erupce, projevující se bílým zjasněním fotosféry, které podle nejnovějších pozorování svědčí o přítomnosti svazků částic ve velmi hluboké chromosféře, kam podle standardního modelu nemohou proniknout.

Popsaný model sluneční erupce elegantně vysvětluje většinu pozorovaných jevů. S rostoucí dokonalostí pozorovacího materiálu jsou však odhalovány některé slabiny. Pomineme-li vznik bílých erupcí, jejichž otázka je v odborné literatuře v poslední době otevírána stále častěji, je slabinou i pozorované rentgenové záření. Aby bylo možné vysvětlit pozorovanou intenzitu záření v rentgenové oblasti spektra, musel by do srážkové oblasti mířit velmi vysoký tok elektronů. Potřebné vysoké toky by však musely vést ke vzniku silných zpětných elektrických proudů, které by měly tendenci celý proces zeslabit. V rozporu s pozorováním je i očekávaná tloušťka oblasti, v níž vzniká rentgenové záření, již bylo možné odhadnout z moderních pozorování.

Kromě zcela alternativních modelů erupce by situaci bylo možné napravit, kdyby k urychlení elektronových svazků nedošlo pouze v rekonexním bodě a jeho těsném okolí. Tedy pokud by docházelo k jejich dodatečnému urychlování během šíření do nižších vrstev atmosféry. Za urychlování by mohla být odpovědná podélná elektrická pole, a to ať již elektrická pole vznikající náhodně v proudové kaskádě související s probíhající rekonexí, nebo statická elektrická pole původem v zakroucení magnetického pole v erupční smyčce. Tuto situaci vyšetřovali Michal Varady a jeho kolegové prostřednictvím detailního počítačového modelu. Ten v sobě zahrnuje jednak řešení pohybu elektronů v magnetických a elektrických polích, ale také model kolizního vzniku rentgenového záření.

Výsledky práce prokazují, že druhotné urychlování má velký vliv na množství energie uložené elektronovým svazkem v různých vrstvách atmosféry. Započtení dodatečného urychlení umožňuje snížit požadavek na počet elektronů transportovaných z koróny do nižších vrstev na realistické hodnoty při zachování intenzity rentgenového záření. Hloubka v atmosféře, v níž je uloženo nejvíce energie, se v přítomnosti dodatečných elektrických polí snižuje, pro extrémní avšak stále myslitelná elektrická pole až na asi 600 km. Tato hodnota je blízká výšce vzniku bílých erupcí získané z pozorování. Navíc, započtení statického elektrické pole vyvolává výraznou asymetrii v obou patách magnetické smyčky, kterou by mělo být možné ověřit z pozorování. Mělo by tedy být poměrně snadné pozměněný model sluneční erupce ověřit.

Reference: Varady, M. a kol., Modifications of thick-target model: re-acceleration of electron beams by static and stochastic electric fields, Astronomy & Astrophysics 563 (2014) A51, ArXiv:1401.3329

Kontakt: RNDr. Michal Varady, Ph.D., varady@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


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: Sluneční erupce


39. vesmírný týden 2016

39. vesmírný týden 2016

Přehled událostí na obloze od 26. 9. do 2. 10. 2016. Měsíc bude v novu. Venuše, Mars a Saturn najdeme večer stále jen nízko nad obzorem. Neptun a Uran můžeme pozorovat celou noc. Na ranní obloze můžeme před svítáním pozorovat kužel zvířetníkového světla do něhož před východem Slunce stoupá planeta Merkur a bude zde také srpek Měsíce.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

Pradědovy Perseidy 2016

Píše se rok 258, 10. srpen. Na rošt nad horké uhlí je položen správce chrámové pokladny před několika dny popraveného papeže Sixta II a je opékán zaživa. Po chvíli volá: „Z jedné strany jsem již opečený, pokud mě chcete mít dobře udělaného, je čas mě otočit na druhou stranu.“ Toto utrpení podstoupil

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Venuše

Další informace »