Μέτρηση Φάσματος κατά τη διάρκεια Ολικής Έκλειψης και Φυσικά Φαινόμενα Στυλιανός Καραγιαννάκης επιβλέπων: Μανώλης Φωκίτης.

Παρουσίαση με θέμα: "Μέτρηση Φάσματος κατά τη διάρκεια Ολικής Έκλειψης και Φυσικά Φαινόμενα Στυλιανός Καραγιαννάκης επιβλέπων: Μανώλης Φωκίτης."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Μέτρηση Φάσματος κατά τη διάρκεια Ολικής Έκλειψης και Φυσικά Φαινόμενα Στυλιανός Καραγιαννάκης επιβλέπων: Μανώλης Φωκίτης

2 Πτώση Θερμοκρασίας Αύξηση Υγρασίας Άνεμος Γεωγραφικό Πλάτος, Εποχή, Ποσοστό Κάλυψης, Yψόμετρο, Κλιματικές Συνθήκες Θερμοκρασία, Διαταραχή Ατμόσφαιρας 4236 π.Χ.Έναρξη αιγυπτιακού ημερολογίου. 2134 π.Χ. Ο Χσο και ο Χι αποκεφαλίζονται. 1375 π.Χ. Πρώτη καταγεγραμμένη έκλειψη στη Βαβυλωνία. 1608 μ.Χ.Ο Liphersey ανακαλύπτει το τηλεσκόπιο

3

4  Η τροχιά της σελήνης έχει απόκλιση 5 ο από αυτή της γης.  Ενώ ο ήλιος έχει ακτίνα 400 μεγαλύτερη από αυτή της σελήνης, βρίσκεται 400 φορες πιο μακριά από τη γη.  Μια ολική έκλειψη μπορεί να έχει ζώνη πλάτους έως 268 Km και διαρκεί μέχρι 7'31'' ( ~1 Km/s)

5 Χαρακτηριστικά Ηλίου  Διάμετρος: r * = 1.392.000 Km (109 φορές η διάμετρος της γης).  Μέση απόσταση από τη γη: 149 597 870 Km (= 1 AU = 215 r * )‏  Ηλικία: 4.5 × 10 9 έτη  Μάζα: m = 1.99 × 10 30 kg (≈ 330 000 φορές η μάζα της γης)  Περίοδος Ισημερινού: 26 ημέρες  Περίοδος Πόλων: 40 ημέρες  Ταχύτητα φυγής: 618 km/s

6 Aντίδραση Σύμβολο Q (MeV)Qν (MeV) p(p,e+ ν) d λp p1.177 0.265 ppI d(p,γ) 3 He λp d 5.49485.2% 3 He( 3 He,2p) α λ3312.860 3 He(α, γ) 7 Be λ341.586 ppII 7 Be(e−,ν) 7 Li λe7 0.049 0.815 14.8% 7 Li(p,α)α λ17 17.346 7 Be(p,γ) 8 B λ17 0.137 ppIII 8 B(,e+ ν) 8 Be λ8 6.7118.3670,019% 8 Be (,α)αλ'82.995 Σε οποιδήποτε κλάδο η ενέργεια ανά σωματίδιο α είναι 26.732 MeV Αλυσίδα p - p

7 Κύκλος CNO Aντίδραση Σύμβολο Q (MeV)Qν (MeV)‏ 12 C(p,γ) 13 N λp12 1.944 13 N(,e+ ν) 13 C λ13 1.513 0.707 13 C(p,γ) 14 N λp13 7.551 14 N(p,γ) 15 O λp14 7.297 15 O(,e+ ν) 15 N λ15 1.757 0.997 15 N(p,α) 12 C λp15 4.966

8

9 Φωτόσφαιρα Αποτελεί τον ορατό δίσκο του ήλιου, πάχους 500 Km. Μέση θερμοκρασία 6000 Κ. Θερμό αδιαφανές κέλυφος που παράγει το παρατηρούμενο συνεχές φάσμα μέλανος σώματος του ήλιου. Η φωτοσφαιρική κοκκίαση (κόκκοι ~ 4000 km 2 ) οφείλεται σε ανοδικά ρεύματα ζεστών αερίων που σχηματίζονται στη ζώνη μεταφοράς. Στα ανοιχτόχρωμα σημεία το πλάσμα ανέρχεται ενώ στα σκοτεινά βυθίζεται. Παρατηρείται με οπτικό ηλιακό τηλεσκόπιο.

10 Ηλιακές Κηλίδες 467 π.Χ.Πιθανή παρατήρηση ηλιακής κηλίδας από τον Αναξαγόρα. 500 μ.Χ. Αναφορά ηλιακής κηλίδας από Κινέζους αστρονόμους. 1609 μ.Χ. Ο Γαλιλαίος μελετά της ηλιακές κηλίδες με τη βοήθεια του τηλεσκοπίου. Παρατηρούνται ακόμα και με μικρό τηλεσκόπιο με ηλιακό φίλτρο. Μικρές μαύρες περιοχές στην επιφάνεια του ήλιου. Xαμηλή θερμοκρασία σε σχέση με τη φωτόσφαιρα που τις περιβάλει (4100 Κ)‏ Επιδρούν στις γήινες κλιματολογικές συνθήκες καθώς και στην ανάπτυξη των δέντρων. Τα μέγιστα των ηλιακών κηλίδων συμπίπτουν με θερμές εποχές με άφθονες βροχοπτώσεις. Σχετίζονται με διακυμάνσεις του γήινου μαγνητικού πεδίου, καθώς το πεδίο τους είναι 1000 ισχυρότερο από το περιβάλλον τους. Ο χρόνος ζωής των κηλίδων είναι για τις πολύ μικρές μερικές μέρες ενώ για τις μεγαλύτερες κηλίδες μέχρι και 100 μέρες δηλαδή 4 ηλιακές περιστροφές Εμφανίζονται περιοδικά σε 11ετή κύκλο

11 Χρωμόσφαιρα Η πυκνότητα της χρωμόσφαιρας είναι χίλιες φορές μικρότερη από αυτή της φωτόσφαιρας και αυτός είναι ο λόγος που είναι διαφανής στο φως Η θερμοκρασία της είναι περίπου 10,000 K. Εκτείνεται 2.500 km πάνω από τη φωτόσφαιρα. Η ολική ακτινοβολία της χρωμόσφαιρας είναι 1000 φορές χαμηλότερη από της φωτόσφαιρας και επομένως γίνεται ορατή συνήθως κατά τη διάρκεια ολικών εκλείψεων. Το κοκκινωπό χρώμα της προέρχεται από τη φασματική γραμμή Ηα (656,3nm) η οποία, μαζί με την Frauenhofer K του Ca ΙΙ (393.4 nm), χρησιμοποιούνται σε μονοχρωματικούς ηθμούς Lyot για την παρατήρηση της Χρωμόσφαιρας. Άλλοι τρόποι παρατήρησής της είναι από τις εκπομπές των ηλεκτρονίων στο ισχυρό της μαγνητικό πεδίο καθώς και η ακτινοβολία UV.

12

13 Φαινόμενα Χρωμόσφαιρας Α) Η υπερκοκκίαση (super granulation). Οι κόκκοι έχουν μέση διάμετρο 10.000 ως 35.000 km και μέση διάρκεια ζωής 30 ώρες. Δημιουργούν το χρωμοσφαιρικό δίκτυο το οποίο αποτελεί την καλύτερη απόδειξη ύπαρξης των ανοδικών/ καθοδικών ρευμάτων της χρωμόσφαιρας. B) Οι ακίδες (spicules) εμφανίζονται στο χείλος του ηλιακού δίσκου ύψους περίπου 7000km και μέσου πλάτους 1000km. Η μέση διάρκεια ζωής τους είναι 8 λεπτά. Γ) Οι προεξοχές (prominences) και τα νήματα (filaments) αποτελούν δυο διαφορετικές μορφές του ίδιου φαινομένου. Οι μεν προεξοχές εμφανίζονται σαν επιμήκεις σχηματισμοί που προεκτείνονται πάνω από τη βάση της χρωμόσφαιρας τα δεν νήματα είναι η προβολή τους πάνω στο δίσκο του ήλιου και παρατηρούνται σαν σκοτεινοί σχηματισμοί. Οι προεξοχές διακρίνονται σε ήρεμες με διάρκεια ζωής γύρω στους δυο μήνες και σε εκρηκτικές με μικρή διάρκεια ζωής από μερικά λεπτά έως και μισή ώρα. Οιτελευταίες συνδέονται άμεσα με τις ηλιακές εκλάμψεις και π αρουσιάζουν βίαιες και ταχύτατες μεταβολές της λαμπρότητας και του μεγέθους τους. Το μέσο ύψος των ήρεμων προεξοχών είναι 30.000χλμ. Δ) Εκλάμψεις (flares): παρατηρούνται συνήθως σε περιοχές όπου υπάρχουν ηλιακές κηλίδες και εμφανίζονται σαν απότομες εκρήξεις με λάμψεις τεραστίων διαστάσεων. Η ενέργεια εκλύεται σε όλο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα από τις ακτίνες γ μέχρι και τα ραδιοκύματα. Επίσης εκπέμπονται ενεργητικά φορτισμένα σωματίδια με μορφή κοσμικής ακτινοβολίας τα οποία βομβαρδίζουν τη γη με πυκνότητα ροής 1000 σωματίδια/cm^2/sec και προκαλούν μαγνητοσφαιρικά φαινόμενα. Η θερμοκρασία στην περιοχή μιας έκλαμψης φτάνει τους 15.000 Κ

14 Στέμμα Αποτελέιται από τον ηλιακό άνεμο. Εκτείνεται προς το μεσοπλανητικό χώρο σχηματίζοντας την ηλιόσφαιρα, “σερφάροντας” πάνω στις ανοιχτές μαγνητικές γραμμές του ήλιου. Το φάσμα του έχει κάποιες λαμπρές γραμμές που αποτελούσαν μυστήριο για πολλά χρόνια (θεωρία κορώνιου). Τελικά αποδείχτηκε ότι προέρχονταν από έντονα ιονισμένα άτομα στοιχείων (όπως He, Fe, C, O, Ca) ο ιονισμός των οποίων οφείλεται στην εξαιρετικά υψηλή θερμοκρασία του στέμματος(~10 6 K ). Το φάσμα της παρομοιάζει το φωτοσφαιρικό αλλά εξ'αιτίας του φαινομένου Doppler λείπουν οι γραμμές απορόφησης. Ο γρήγορος άνεμος διαφεύγει από τις στεμματικές οπές με ταχύτητα 750 km/s. Ο αργός (350km/s) έχει μεγαλύτερη πυκνότητα. Περιστασιακά συμβαίνουν Εκτοξεύσεις Στεμματικής Ύλης (CME) που μπορεί να υπερβαίνουν τα 2000 km/s στα 5 r *. Μαγνητουδροδυναμικά (MHD) κύματα που προκαλούν ταλαντώσεις < 1 hz και προέρχονται είται από τη συστροφή των μαγνητικών γραμμών στο ύψος της φωτόσφαιρας είται από τη μεταφορά θερμότητας μέσω των μαγνητικών γραμμών.

15 Ηλιακές Ταλαντώσεις Η μετάδοση ενέργειας από τον πυρήνα προς τν ατμόσφαιρα γίνεται με ακτινοβολία, αλλά από τη ζώνη μεταφοράς και μετά (όπου τοποθετείται το ηλιακό δυναμό) μέσω της κυκλοφορίας ατόμων ή μορίων. Η κίνηση αυτή των αερίων πρροκαλεί σεισμούς στην κοκκώδη επιφάνεια του ηλίου, η μελέτη των οποίων μας βοηθάει να δούμε στο εσωτερικό του (καθότι η ακτινοβολία δεν είναι αρκετά ακριβής και τα νετρίνα δεν ανιχνεύονται εύκολα). Η ταλάντωση που προκαλείται από τη μεταφορά έχει περίοδο 5 λεπτά στη φωτόσφαιρα (3 mHz) και 3 λεπτά στη χρωμόσφαιρα. Η μελέτη αυτή είναι η ηλιοσεισμολογία και βασίζεται στο φαινόμενο Doppler

16 Στεμματογράφος Ο Β. Lyot κατάλαβε ότι η γενική φωτεινότητα του ουρανού και η φωτεινότητα των σκεδαζόμενων φωτονίων υπερκαλύπτουν τη φωτεινότητα του στέμματος. Έτσι έφτιαξε ένα σύστημα τηλεσκοπίου το οποίο πραγματοποιούσε αποκοπή των σκεδαζόμενων φωτονίων και πλήρη κάλυψη της επιφάνειας του Ήλιου. Η καταγραφή του συνεχούς φάσματος του στέμματος γίνεται από μια συσκευή η οποία ονομάζεται K- Coronameter και η βασική μορφή της αναπτύχθηκε από τους Wlerick και Axtell το 1957. Από τη στιγμή που το συνεχές φως του στέμματος είναι πιο αμυδρό σε σχέση με την φωτεινότητα της φωτόσφαιρας, το όργανο αυτό χρησιμοποιεί την γραμμική πόλωση της K-Corona για να την διαχωρίσουν από το φως του ουρανού το οποίο δεν είναι πολωμένο κοντά στον Ήλιο. Αυτό συνήθως επιτυγχάνεται με ένα ηλεκτρο-οπτικό διαμορφωτή, κυρίως ένα KDP κρύσταλλο. Αυτοί οι κρύσταλλοι δημιουργούν διαφορά φάσης ανάλογα με τα volt που θα τους εφαρμόσουμε οπότε ρυθμίζοντας την τάση παίρνουμε και διαφορετικές τιμές πόλωσης. πόλωσης

17 SOHO SOlar and Heliosperic Observatory Όργανα που περιλαμβάνει Extreme ultraviolet Imaging Telescope (EIT)‏ UV spectrometers SUMER and CDS VIRGO (Variability of solar Irradiance and Gravity Oscillations) - μελετά την ολική ακτινοβολία του ήλιου (TSI)‏ Large Angle Spectroscopic Coronagraph (LASCO)‏ Michelson Doppler Imager (MDI)‏‏ SWAN - μετράει υδρατμούς. G O L F - μετράει της ταλαντώσεις του ηλιακού δίσκου Κατασκευάστηκε υπό την εποπτεία της ESA Εκτοξεύθηκε 2 Δεκεμβρίου 1995

18 Ενδεικτική Βιβλιογραφία Interplanetary CMEs without Observed Coronagraph CMEs - G.M. Simnett, S.W. Kahler Simulation of a breakout coronal mass ejection in the solar wind B. van der Holst, C. Jacobs, and S. Poedts - Centre for Plasma Astrophysics, Leuven Mathematical Modeling and Computational Science Centre, Cycles in the Sky, Lou Mayo, NASA/GSFC ESA bulletin 126 - may 2006, www.esa.intwww.esa.int The effect of the total solar eclipse of 29 March 2006 on meteorological variables in Greece. D. Founda, D. Melas, S. Lykoudis, I. Lisaridis, E. Gerasopoulos, G. Kouvarakis, M. Petrakis, and C. Zerefos Πειραματικές διατάξεις και παρατηρήσεις κατα τη διάρκεια της ολικής έκλειψης ηλίου στις 29 Μαρτίου 2006 στο Καστελλόριζο, Βούλγαρης Αριστείδης Ο Ήλιος, Κουλουμβάκος Α.

19 4236 π.Χ.Έναρξη αιγυπτιακού ημερολογίου. 2134 π.Χ. Ο Χ σ ο και ο Χι αποκεφαλίζονται. 1375 π.Χ. Πρώτη καταγεγραμμένη έκλειψη στη Βαβυλωνία. 763π.Χ.Αναφορά έκλειψης στην παλαιά διαθήκη 467π.Χ.Πιθανή παρατήρηση ηλιακής κηλίδας από τον Αναξαγόρα. 585 π.Χ Ο Θαλής ο Μιλήσιος προβλέπει μια έκλειψη. 500μ.Χ.Αναφορά ηλιακής κηλίδας από Κινέζους αστρονόμους. 1608 μ.Χ.Ο Liphersey ανακαλύπτει το τηλεσκόπιο 1609 μ.Χ. Ο Γαλιλαίος μελετά της ηλιακές κηλίδες με τη βοήθεια του τηλεσκοπίου. 1666μ.Χ.Ο Νεύτων αναλύει το φως του ήλιου σε ένα συνεχές φάσμα 1802μ.Χ.Ο Hyde παρατηρεί της γραμμές απορόφησης του ήλιου, εργασία που ολοκλήρωσε ο Frauenhofer. 1844μ.Χ.Ο Schwabe αποδεικνύει τον 11ετή κύκλο του ήλιου. 1846μ.Χ.Ο Doppler αναπτύσει τη θεωρία του φερώνυμου φαινομένου. 1860 μ.Χ.Πρώτη παρατήρηση Εκτόξευσης Στεμματικής ύλης κατά τ η διάρκεια έκλειψης. 1868μ.Χ.Ανεξάρτητη νακάλυψη Ηe από Janssen και Lockyer 1838μ.Χ.Ο Bethe και ο Critchfield εξηγούν την αλυσίδα πρωτονίου. 1951 μ.Χ.Ο Bierman ανακαλύπτει τον ηλιακό άνεμο μέσω της μελέτης της ουράς κομητών 1957μ.Χ.Ο Waldmeier ανακαλύπτει τις στεμματικές οπές 1968 μ.Χ.Ο Bumba δείχνει ότι οι εκλάμψεις συμβαίνουν σε σημεία σύζευξης κηλίδων.