Slide 1 Наше Солнце Богод В.М. Специальная астрофизическая обсерватория Российской Академии наук. - презентация

1 Slide 1 Наше Солнце Богод В.М. Специальная астрофизическая обсерватория Российской Академии наук

2 Slide 2 Солнце и Земля Человечество издавна воспринимало Солнце как источник всей жизни на Земле. СОЛНЦЕ есть БОГ Aton, the Sun, was declared God by king Echnathon in ancient Egypt Sungod Huitzilopochtli in the center of the Aztec calender

3 Slide 3 Солнечные пятна Первые научные исследования Солнца

4 Slide 4 Человечество издавна испытывало ужасы и красоту затмений Загадочность солнечных затмений

5 Slide 5 Galilei, from 1610 Scheiner, 1625 MDI on SOHO, 2001 История наблюдений солнечной поверхности Путь от божества к научному объекту

6 Slide 6 Прямой взгляд вовнутрь Солнца! Высокая плотность в ядре. Ядерные реакции. Поток нейтрино. Зона лучистого переноса энергии. Конвективная зона. Вынос магнитного поля на поверхность.

7 Slide 7 Солнце вибрирует под воздействием звуковых волн идущих изнутри наружу. Звуковые волны создаются процессами внутри Солнца. Наблюдая колебания солнечной поверхности можно построить внутреннюю структуру Солнца. Поверхностные колебания снятые со спутника SOHO со скоростью изображений в минуту Гелиосейсмология Проникновение в глубины Солнца!

8 Slide 8 Методом гелиосейсмологии SOHO MDI изучается подповерхностная структура Солнца Вынос магнитных полей на поверхность конвекцией. A что внутри Солнца?

9 Slide 9Fig. 10-2, p. 202 Пятна на Солнце в год минимума активности

10 Slide 10 Магнитные поля пятен. Активные области. Вспышки. Корональные выбросы масс. SOHO MDI магнитограмма годы максимума активности

11 Slide 11 ИмяСолнце ГалактикаМлечный путь Спектральный классG2 Величина+ 4.8 Расстояние до Земли149,598,000 км т.е., 1 а.е. Радиус R s 696,000 кмт.e., 109 R E Масса M s x кгт.e., M E Средняя плотность1.409 г см -3 Температура поверхности 5800 K Период вращения27.25 дней(синодический), на экваторе дней (сидерический), на экваторе Возраст4.60 млрд. лет Количество планет9, плюс множество мелких Ближайшая звездаАльфа Центавра, на расст световых лет Ближайшая галактикаМагеллановы облака, на 165,000 световых лет Изменение расст. до Земли+/ % (+ в июле, - в январе) Видимый диаметр = т.е. 0.5 градусов Видимый радиус т.е секудн дуги 1 arcsec на Солнце,с Земли725 км Выход энергии3.82 x Ватт Поступление энергии на Землю1,370 Ватт/м 2 Звезда по имени Солнце

12 Slide 12 Современные проблемы Физики Солнца Внутренние слои Солнца: какова структура и динамика? Проблема солнечного ядра. Корона: почему она существует и как она разогревается ? Цикличность и проблема солнечного динамо. Природа вспышек и прогноз солнечной активности. Солнечный ветер: где он ускоряется и как? Проблема Космической Погоды.

13 Slide 13 Солнечные пятна это темные области (тень, полутень) на диске Солнца Они являются следствием сильных магнитных полей, которые препятствуют притоку энергии изнутри Солнца. Частота появления пятен меняется с 11-летним циклом солнечной активности Солнечные пятна

14 Slide 14Fig , p. 208 Размер Земли Солнечные пятна. Активная область. Вспышки. Корональные выбросы масс

15 Slide 15 Размер ячеек ~100 км Требуемое разрешение 0.14 Мелкие магнитные трубки в структуре грануляции Нагрев короны микровспышками

16 Slide 16 Природа вспышки. Накопление и выделение энергии. Прогноз активности.

17 Slide 17 Спутник SOHO He II 304 A Вспышечная активность в рентгене.

18 Slide 18Fig , p. 208 Корональные петли в активной области

19 Slide 19p. 200 Вертикальная структура активных областей

20 Slide 20 Фотосфера- видимая поверхность с температурой около 5,800ºK. Солнечные пятна образованы магнитными полями на фотосфере. Температура их на 2000К холоднее и поэтому меньше излучают света. Тень и полутень. Внутренняя часть пятна окруженная менее темной областью. Хромосфера – самый низкий слой солнечной атмосферы. Ее температура около К. Солнечные вспышки. Взрывы на солнечной поверхности. Протуберанцы. Огромные массы горячей плазмы поддерживаемые магнитным полем. Корона. Внешняя атмосфера с высокой температурой свыше миллиона К с малой плотностью. Хорошо наблюдается во время затмений. Количество солнечных пятен изменяется с ходом цикла солнечной активности. Каждые 11 лет магнитная полярность Солнца меняется, так что реальный цикл составляет 22 года.

21 Slide 21 Циклы солнечной активности и проблема динамо В оптическом диапазоне индикатором солнечной активности является усредненное (за день, или за месяц, или за год), число пятен (или их общая площадь). Во второй половине XVII века на Земле наблюдалось общее похолодание.

22 Slide 22 How does it work? Solar Wind and Magnetic Substorms Излучение солнечного ветра

23 Slide 23 Модель(Паркера) спирального межпланетного магнитного поля rot(E) = rot(VXB) = 0

24 Slide 24 Исскуственное затмение на борту спутника SOHO коронограф LASCO Видны корональные выбросы масс, солнечный ветер

25 Slide 25 Корональный выброс плазменных масс на Землю

26 Slide 26 Полярные сияния

27 Slide 27 Солнечное затмение 29 марта 2006г. на территории России начнется в 14 часов 59 минут по московскому времени на Черноморском побережье. Лунная тень практически одновременно покроет города Новороссийск, Геленджик, Туапсе, Сочи. Далее лунная тень начнет движение по Северному Кавказу (со скоростью порядка 1 км/с), пройдя через Каспий, пересечет территорию Казахстана, и пройдет юг Западной Сибири. Двигаясь дальше на восток, в 16 часов 30 минут по московскому времени тень Луны начнет покидать Землю в Центральной Сибири. Но частное затмение будет продолжаться еще более часа. К обстоятельствам солнечного затмения 29 марта 2006г.

28 Slide 28 Обстоятельства затмения

29 Slide 29 Полное затмение Солнца Яркость Солнца ослаблена в миллион раз

30 Slide 30 Кольцевое солнечное затмение

31 Slide параболических антенн с диаметром 80 cm с общей протяженностью 490 m в направлении восток-запад и 220 m на север-юг. Солнечные радио обсерватории по всему миру Радиогелиограф Нобеяма

32 Slide 32 Солнечное затмение 29 марта 2006г. на территории России начнется в 14 часов 59 минут по московскому времени на Черноморском побережье. Лунная тень практически одновременно покроет города Новороссийск, Геленджик, Туапсе, Сочи. Далее лунная тень начнет движение по Северному Кавказу (со скоростью порядка 1 км/с), пройдя через Каспий, пересечет территорию Казахстана, и пройдет юг Западной Сибири. Двигаясь дальше на восток, в 16 часов 30 минут по московскому времени тень Луны начнет покидать Землю в Центральной Сибири. Но частное затмение будет продолжаться еще более часа. К обстоятельствам солнечного затмения 29 марта 2006г.

33 Slide 33 Обстоятельства затмения

34 Slide 34 Полное затмение Солнца Яркость Солнца ослаблена в миллион раз

35 Slide 35 Кольцевое солнечное затмение

36 Slide 36 Ход затмения Солнца

37 Slide 37 Тонкая структура короны. Протуберанцы. Максимальная длительность~7.5 минут

38 Slide 38 Diamond Ring Effect Касательное затмение. Наблюдение на краю зоны полной фазы. Аналогичная картина ожидается при наблюдении затмения 29 марта 2006г. в районе горы Пастухова.

39 Slide 39 Затменный Бисер, образованный лунными хребтами

40 Slide 40 Прохождение лунной тени по поверхности Земли

41 Slide 41 Корона Форма короны отражает структуру магнитных полей

42 Slide 42

43 Slide 43 Вид кольцевого затмения из зоны полутени.

44 Slide 44 Орбиты Земли и Луны слегка эллиптичны Солнце Earth Moon (Эсцентриситеты преувеличены для наглядности) Перигелий = положение ближайшее к Солнцу Апогей = положение с наибольшим удалением от Солнца Перигелий= положение ближайшее к Земле Апогей = положение с наибольшим удалением от Земли

45 Slide 45 Вид кольцевого затмения.

46 Slide Угол наклона орбиты Луны к плоскости эклиптики равен 5° 2. Луна пересекает плоскость эклиптики в двух точках (узлах), в которых возможны затмения. О прецессии орбиты Луны относительно плоскости эклиптики

47 Slide 47 1.Полные затмения возможны только в точках пересечения траекторий эклиптики и Луны О частоте происхождения затмений Влияние наклона орбиты Луны

48 Slide 48 1.Затмения происходит только при новолуниях 2.Частные затмения в точках 3 и 5, а также в 10 и 12 3.Полные затмения в точках 4 и 11 О частоте происхождения затмений

49 Slide 49 Как часто происходят затмения Солнца? Комбинация различных движений Луны 1.29 ½ дневное орбитальное вращение Луны вокруг Земли, 2.5º,2 наклон орбиты Луны к плоскости эклиптики 3.Прецессия лунной орбиты относительно эклиптики, Затмения повторяются сериями в течение 18 лет и 11-1/3 дня цикл Сароса (42-43 затмения из них 14 полных) Но эти серии происходят в различных положениях на Земле для различных циклов Сароса Ежегодно на Земле происходят два полных затмения и 4 частных. Однако, в данном месте Земли полное затмение может происходить раз в 300 лет.

50 Slide 50 В оптике. Основные научные задачи связаны с изучением короны в полной фазе затмения. Полное затмение ослабляет светимость диска Солнца в миллион раз, и это позволяет исследовать морфологию магнитных полей и плотности плазмы на больших расстояниях от лимба Солнца В радиодиапазоне. Радиоастрономические задачи, в основном, связаны с картографированием активных областей с высоким пространственным разрешением, которое обеспечивает резкий край Луны. Предел разрешения определяется обычно нестабильностями, создаваемыми атмосферными флуктуациями и инструментальными шумами радиоприемного комплекса, который часто состоит из небольшой параболлической антенны и радиометрического приемника на определенную частоту. При удачных наблюдениях становится возможным приблизиться к пределу разрешения, накладываемым дифракцией радиоволн на лимбе Луны, который достигает 1-3 угловых секунд. Солнечное затмение. Научные задачи.

51 Slide 51 Научные задачи В частности, на радиотелескопе РАТАН-600 будут поставлены следующие цели. 1 Исследование рассеяния корональной плазмы с высотой, по изучению слабого коронального излучения вплоть до мест образования солнечного ветра. Эти исследования будут проведены в широком спектральном диапазоне радиоволн. Здесь весьма важно использование большой поверхности радиотелескопа РАТАН-600 в многоазимутальных наблюдениях.. Следует отметить, что область невозмущенной короны на расстояниях от 1000км до нескольких десятков миллионов км малоизучена. Получение новых данных в этой области позволит уточниить модель солнечной атмосферы и лучше понять природу высокой температуры спокойной короны, которая достигает миллиона градусов. 2. Изучение корональной структуры солнечной атмосферы над Северным полюсом Солнца. Природа полярной корональной дыры. 3. Дополнительно будет также получена информация о характере радиоизлучения полярных факелов. Это совершенно новая задача определяется интересом, вызванным работами пулковского ученого В.И.Макарова, доказывающего наличие связи пространственного распределения полярных факелов с ходом следующего максимума солнечной активности, который наступит примерно через пять лет. Таким образом, мы надеемся, что радиоастрономические наблюдения РАТАН-600, полученные в ходе затмения Солнца 29 марта 2006г., дадут новые сведения о физической природе структур полярных образований на Северном полюсе Солнца

52 Slide 52 SOHO EITFe XV 28.4 nm 2 MK1996 Полярные корональные дыры

53 Slide 53 Yohkoh SXT 3-5 Million K X-ray corona Корональная дыра на северном полюсе Солнца

54 Slide 54 Сканы Солнца в микроволновом диапазоне 27 марта 2006г.

55 Slide 55 Радиокарта ССРТ на волне 5.2см в Иркутске для 27 марта 2006г

56 Slide 56 Радиокарта на волне 1.7см Радиогелиографа в Нобеяма для 27 марта 2006г

57 Slide 57 Астрономические инструменты для изучения Солнца

58 Slide 58 VLA состоит из 27-ми 25-метровых антенн, расположенных в виде буквы Y на территории в 35 км в поперечнике. Приемники на диапазон см Very Large Array, США

59 Slide x 2 параболических антенн диаметром 2.5 метров, расстояние между которыми 4.9, протяженность по м Сибирский Солнечный Радио Телескоп, Иркутск

60 Slide 60 2 чаши по 27 м и 5 по 2 м Owens Valley Radio Observatory (OVRO)

61 Slide 61 - высокая чувствительность по потоку (0.001 с.е.п.), - широкое перекрытие спектра (от 1 см до 30 см) - детальный анализ спектра (5 % ) - высокая точность измерения степени поляризации (

62 Slide 62 Пик дю Миди, Франция Солнечные обсерватории по всему миру Расположена на высоте 2877 м во Французских Пиренеях, вблизи северной оконечности горной цепи. Первое незатменное наблюдение солнечной короны

63 Slide 63 Активность человека в космосе

64 Slide 64 Межпланетные космические зонды С 1973 спутники Скайлаб и Гелиос положили начало новой эры солнечных и гелиосферных исследований

65 Slide 65 The Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) – солнечная и гелиосферная обсерватория – совместный космический проект ESA(Европейского космического агенства) и NASA. Наблюдения Солнца с Большинство данных доступно в Интернете в режиме реального времени! Главные научные задачи: Внутренние слои Солнца: какова структура и динамика? Корона: почему она существует и как она разогревается ? Солнечный ветер: где он ускоряется и как? Космическая солнечная обсерватория SOHO

66 Slide 66 Справа: ход лунной тени по поверхности Земли. Полоса полной фазы отмечена синим цветом. Зеленой стрелкой указано примерное местоположение радиотелескопа РАТАН-600 САО РАН и Горной Астрономической Станции Пулковской обсерватории - на Северном Кавказе, между Черным и Каспийским морями. Слева вверху: моделирование затмения для местоположения РАТАН-600. "Первый контакт" (то есть соприкосновение лунного диска с солнечным) произойдет около 10:00 UT, а в 12:25 UT затмение закончится. Слева внизу: моделирование изменения потока радиоизлучения в процессе затмения. Поток представлен в виде "скана", регистрируемого на РАТАН-600. Моделирование затмения для РАТАН-600

67 Slide 67 Трейс (TRACE) - обсерватория для исследования вспышек

68 Slide 68 УФ и рентгеновский спектр Солнца были получены с 1940-х, когда Инструменты стали работать на ракетах и спутниках Скайлаб с телескопом Аполлон NRL V-2 ракета - USA - (1946) Первые наблюдения в ЕUV. NRL V-2 ракета - USA - (1949) Первые наблюдения в рентгене. Луна 1 - СССР (Январь 2, 1959) открытие солнечного ветра Спутниковые наблюдения Солнца

69 Slide 69 (Yohkoh по японски- "луч") - космическая обсеватория для изучения рентгеноского и гамма- излучения Солнца. Запущена 31 Августа 1991 года с Кагаошима, Япония. Йоко является проектом Institute for Space and Astronautical Sciences. Спутник был построен в Японии, а в наблюдательные инструменты внесли свой вклад США и Англия. 14 декабря 2001 потеряно управление В 2002 г проект завершен. Инструменты: 1.Bragg Crystal Spectrometer (BCS) 2.Wide Band Spectrometer (WBS) 3. Soft X-Ray Telescope (SXT) 4. Hard X-Ray Telescope (HXT). 9 лет безупречной работы! Йоко Спутник Йоко

70 Slide 70 Нынешняя цивилизация гораздо больше зависит от технологий, чем в 1989 Наиболее быстро растущим сектором рынка коммуникаций является спутниковое Телевидение/радио, Удаленный телефонный сервис, сотовые телефоны, пейджеры Интернет, финансовый оборот Изменения в технологиях more sensitive payloads Высокие эксплуатационные качества компонентов Облегченный вес и низкая стоимость Человек в космосе Больше и дольше пилотируемых полетов Космическая погода станет очень важной для общества в будущем. Космическая погода: почему мы должны беспокоиться?

71 Slide 71 Часть материалов взято из: tmhttp:// tm Fred Espenak's excellent eclipse site's total eclipse page АстроКА - Солнечное затмение 29 марта 2006 года NASA Eclipse pages: htmlhttp://sunearth.gsfc.nasa.gov/eclipse/SEmono/TSE2006/TSE2 006.html