Úvodní strana  >  Články  >  Hvězdy  >  Výzkumy v ASU AV ČR (188): Vlastnosti magnetického pole ve vyvíjející se sluneční póře

Výzkumy v ASU AV ČR (188): Vlastnosti magnetického pole ve vyvíjející se sluneční póře

Demonstrační snímky póry v různých vývojových fázích. V prvním sloupci je zachycena fáze prvního růstu, v druhém stabilní fáze, ve třetím druhá růstová fáze a ve čtvrtém a pátém dvě momentky z fáze rozpadu. Po řádcích jsou pak zobrazeny intenzitní mapy s vyznačením optické hranice (bílá křivka) a mapy celkové magnetické indukce (oranžově) a její vertikální komponenty (modře). Konturami jsou označeny uvažované kritické hodnoty: 0,1921 T modře pro celkovou indukci a 0,1665 T oranžově pro vertikální komponentu. Je dobře patrné, že bílá a oranžová kontura koincidují jen v případě stabilní fáze.
Autor: Astronomický ústav AV ČR

Marta García-Rivas publikovala studii, v níž na případu extrémního typu sluneční skvrny ukazuje, že nedávno objevené Jurčákovo kritérium pro definici stabilní hranice umbry platí i v tomto případě. 

Při pohledu dalekohledem na sluneční povrch si můžeme povšimnout mnoha objektů, naší pozornosti ale jistě neuniknou velmi tmavé kompaktní oblasti – sluneční skvrny. Jejich výskyt je důsledkem existence silného magnetického pole, které potlačuje konvektivní proudění v přípovrchové vrstvě sluneční konvektivní zóny a tak značně omezuje dopravu teplého plazmatu do těchto oblastí. Ty pak vychládají a v důsledku vyzařovacích zákonů ve srovnání se svým teplejším okolím tmavnou. 

V rozvinutých skvrnách lze obvykle i v amatérských podmínkách snadno identifikovat dvě odlišné oblasti. Velmi tmavé jádro – umbru, obklopenou více či méně pravidelným prstencem jasnější penumbry. Hranice mezi umbrou a penumbrou je překvapivě ostrá. Na této hranici se prudce mění nejen množství vyzářené energie, ale i jiné vlastnosti jak plazmatu, tak magnetického pole, které za formací skvrny stojí. Odborníci velmi dlouho pátrali po klíčovém parametru, který rozlišuje různé režimy degenerované konvekce v přítomnosti magnetického pole mezi umbrou a penumbrou. Před několika lety Jan Jurčák z ASU (též spoluautor představované studie) prokázal, že tímto klíčovým parametrem je vertikální (svislá vůči lokální rovině fotosféry) komponenta magnetického pole. Na tuto možnost sice poukazovaly již kvalitativní úvahy Chandrasekhara v 60. letech minulého století, ale experimentální ověření s vysokou statistickou platností se podařilo až J. Jurčákovi. 

Následné studie prokázaly, že tzv. Jurčákovo kritérium je skutečně univerzálním kritériem určujícím pozici stabilního rozhraní umbra-penumbra. Odpovídá-li hodnota vertikální komponenty magnetického pole na optické hranici umbra-penumbra kritické hodnotě (která činí asi 0,16-0,18 T, její určená hodnota je ovlivněna optickými vlastnostmi přístroje, jímž byla pozorování získána), bude toto rozhraní stabilní. Je-li hodnota na optické hranici menší než kritická, obvykle dochází k pronikání penumbry do umbry a pokud není nalezena hlouběji v umbře kritická hodnota, skvrna se postupně rozpadá. 

Extrémním případem slunečních skvrn jsou ty, které penumbru nemají. Terminologicky je označujeme jako póry. Jde o skvrny, které jsou obvykle rozměrově menší, ale i přes zdánlivý handicap mají jinak všechny vlastnosti umber vyvinutých skvrn. Póry mají převážně vertikální pole a tak jako v umbrách slunečních skvrn v nich pozorujeme i jemné struktury jako umbrální body nebo světelné mosty. Doposud nezodpovězená však zůstala otázka, zda platí Jurčákovo kritérium i v tomto případě, tedy kdy magnetokonvekci v režimu silného magnetického pole bezprostředně obklopuje oblast klidného Slunce. 

Tato otázka se stala cílem představované práce, kterou v rámci svého doktorského studia řeší Marta García-Rivas pocházející ze Španělska. Autoři se soustředili na nepřerušenou sekvenci pozorování póry v aktivní oblasti NOAA 11175, která se v poblíž středu slunečního disku vyvíjela ve dnech 18. až 19. března 2011. Její vývoj byl zachycen přístrojem Helioseismic and Magnetic Imager na družici Solar Dynamics Observatory. Jedním z datových produktů plynoucích z tohoto přístroje jsou mapy polarizovaných komponent záření ve spektrální čáře železa, které jsou k volně k dispozici s kadencí 12 minut. Z měření polarizovaného záření lze odvodit plný vektor magnetické indukce, tedy jak jeho velikost, tak jeho směr. Pro účely této studie využili autoři pozorování opravená o rozptylovou funkci přístroje, což umožnilo dosáhnout reálného rozlišení kolem 0,5“. 

M. García-Rivas pak studovala vlastnosti vektoru magnetické pole na optickém rozhraní umbra-klidná fotosféra. V průběhu zmíněných dvou dnů prošla póra složitým vývojem. Nejprve mezi 9.24 UT a 13.30 UT prvního dne plocha póry rostla. Hodnota indukce magnetického pole na sledovaném rozhraní stejně jako jeho sklon se měnila podle toho, zda v daném okamžiku plocha póry rostla rychle (pak se indukce snižovala) nebo pomalu (pak naopak indukce rostla). Mezi 13.30 UT a 16.30 UT se velikost póry neměnila, póra zůstala velmi stabilní. Hodnota magnetické indukce na rozhraní dosáhla své maximální hodnoty a jemně fluktuovala kolem hodnoty odpovídající hodnotě kritické. Kolem 16.30 UT do póry z nitra začalo překotně pronikat nové magnetické pole, plocha póry opět překotně rostla a to především na její severní straně. Tento stav trval až do 19.30 UT. Magnetická indukce na rozhraní poklesla. Bylo však patrné, že se v póře oddělují dvě kompaktní magnetické oblasti s lokálními maximy magnetického pole. Po 19.30 UT se už žádné nové magnetické pole nevynořilo a póra se začala rozpadat. Autoři ji přestali sledovat druhý den ráno.

A jak se to má s Jurčákovým kritériem? Jedině v případě krátké stabilní fáze se překryla kontura optického rozhraní a kritické hodnoty vertikální komponenty magnetického pole známé ze slunečních skvrn. Ve všech ostatních fázích se kontura kritické hodnoty nacházela uvnitř umbry. Nebyla splněna podmínka stability a póra se proměňovala, v závěrečných fázích pak rozpadla. I v tomto extrémním případě tedy Jurčákovo kritérium platí. 

REFERENCE

M. García-Rivas, J. Jurčák, N. Bello González, Magnetic properties on the boundary of an evolving pore, Astronomy & Astrophysics v tisku, preprint arXiv:2102.08459.

KONTAKT

Marta García-Rivas, MSc.
marta.garcia.rivas@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: Sluneční skvrna, Póra, Astronomický ústav AV ČR


37. vesmírný týden 2021

37. vesmírný týden 2021

Přehled událostí na obloze a v kosmonautice od 13. 9. do 19. 9. 2021. Měsíc dorůstá od první čtvrti k úplňku a projde kolem Jupiteru se Saturnem. Večer je vidět také Venuše. Aktivita Slunce je nízká, ale mohli jsme konečně vidět řadu skvrn. Očekáváme velmi zajímavou soukromou misi Crew Dragonu s názvem Inspiration4. Rušno je i v okolí ISS, kde po ruské vycházce probíhá japonsko-francouzská. V týdnu mají odstartovat další várky družic pro satelitní internet – 36 OneWebů a 51 Starlinků. Po dvou startech čínských raket v minulém týdnu tu máme další i v tom následujícím. Před 70 lety zemřel významný český astronom František Nušl.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

Bolid nad Laka

  Titul Česká astrofotografie měsíce za srpen 2021 obdržel snímek „Bolid nad Laka“, jehož autorem je Lukáš Veselý     Bolid nad Laka, to je poněkud tajemný název snímku, který astrofotograf Lukáš Veselý zaslal do soutěže Česká astrofotografie měsíce a vyhrál s ním

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Metla čarodejnice

Ďalšia časť hmloviny Riasy.

Další informace »