ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΑ

ΟΙ ΠΑΡΑΚΑΤΩ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΑΠΟΤΕΛΟΥΝ ΤΟ ΥΛΙΚΟ ΠΟΥ ΔΙΔΑΧΘΗΚΕ ΑΠΟ ΤΟΝ κ. ΔΑΝΕΖΗ ΣΕ ΣΥΜΠΙΕΣΜΕΝΗ ΜΟΡΦΗ ΚΑΙ ΕΙΝΑΙ ΟΙ ΠΡΟΣΩΠΙΚΕΣ ΤΟΥ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ.

Ο Ήλιος είναι ένα κοινό αστέρι της Κυρίας Ακολουθίας, (νάνος αστέρας) φασματικού τύπου G2V και ενεργού θερμο-κρασίας 5780 Κ. Η απόστασή του από τη Γη κυμαίνεται μετα-ξύ 147.000.000 - 152.000.000 Km. Η μέση τιμή της απόστασης αυτής, δηλαδή η μέση απόσταση Γης-Ήλιου μας παρέχει μία άλλη μονάδα μέτρησης των διαπλανητικών αποστάσεων, που ονομάζεται αστρονομική μονάδα:

Αστρονομική Μονάδα  (1A.U) = 149,6 x 106Km

Η ΗΛΙΚΙΑ ΤΟΥ ΗΛΙΟΥ

Θεωρώντας ότι η χημική σύσταση του πριν από τις θερμοπυρηνικές αντιδράσεις ήταν:

72% Η,                       26% He,               2% ΜΕΤΑΛΛΑ

ενώ έχοντας υπολογίσει ότι η σημερινή περιεκτικότητα του πυρήνα του σε υδρογόνο Η είναι

                                                36% Η,

και γνωρίζοντας επιπλέον τους ρυθμούς καύσης του υδρογόνου Η, συμπεραίνουμε ότι η ηλικία του Ήλιου  είναι

t = 4,5 x 109 years

Η χρόνος παραμονής του Ήλιου στην κυρία ακολουθία μπορεί να προκύψει από την περιεκτικότητα του σε υδρογόνο σε συνδυασμό με τις αλλαγές που υφίστανται στη δομή ενός αστέρα κατά την καύση του στοιχείου αυτού, και είναι:

tKA = 9 x 109 years

Διάμετρος = 1,392 106 Km,

Επιφάνεια S = 6,087 x 1012 km2

Όγκος V = 1,412 x 1018 Km3

Η  βαρύτητα στην επιφάνεια του άστρου είναι πολύ μεγάλη, ως αποτέλεσμα της μεγάλης μάζας του, και ισούται με

27,9 φορές τη γήινη βαρύτητα.

Το φαινόμενο οπτικό μέγεθος του Ήλιου είναι mv = -26,8,

δηλαδή ο Ήλιος αποτελεί το πιο λαμπρό αστέρι για τη Γη (αλλά και για όλους τους πλανήτες του πλανητικού μας συστήματος) και η φαινόμενη διάμετρος του είναι φ = 32΄.

Οι δείκτες χρώματος του είναι  B-V= 0,7  και  U -V = 0,8.

Η περιστροφή του Ήλιου γύρω από τον άξονα του αποτελεί επίσης ένα από τα φυσικά χαρακτηριστικά του. Ο Ήλιος περιστρέφεται κατά την ορθή φορά (αντίθετα δηλαδή προς την κίνηση των δεικτών του ρολο-γιού),

Ο άξονας περιστροφής του σχηματίζει γωνία ω με τον άξονα της εκλει-πτικής

            ω = 7ο  15΄

Διαφορική  περιστροφή

(Περιγραφή φαινομένου ανάλογα με το ηλιογρα-φικό πλάτος)

Από τις μέχρι σήμερα παρατηρήσεις, έ-χουμε διαπιστώσει πως η ταχύτητα  περι-στροφής του Ήλιου μεταβάλλεται ανάλογα με το ηλιογραφικό πλάτος. Έτσι οι ζώνες που βρίσκονται κοντά:                       

• στους ηλιακούς πόλους περιστρέφονται αργά

 (ΜΕΓΑΛΑ ΗΛΙΟΓΡΑΦΙΚΑ ΠΛΑΤΗ) →  34 days

• στον ισημερινό  περιστρέφονται γρήγορα      

   (ΜΙΚΡΑ ΗΛΙΟΓΡΑΦΙΚΑ ΠΛΑΤΗ )  →  25 days

Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται διαφορική περιστροφή του Ήλιου και μαζί με το μαγνητικό πεδίο του Ήλιου είναι τα αίτια της δημιουργίας πολλών ηλιακών φαινομένων.

                                                                           

Όπως έχει αποδειχθεί, η γωνιώδης ταχύτητα  (Ω) του Ήλιου, συναρτήσει του ηλιογραφικού πλάτους (φ), δίνεται από τη σχέση:

Ω = 14,38ο – 2,77φ

Το αίτιο της διαφορικής περιστροφής του Ήλιου δεν έχει διαπιστωθεί ακόμα, όμως, σύμφωνα με θεωρητικές απόψεις, αυτό συνίσταται στο ότι οι ηλιακές στιβάδες που βρίσκονται κάτω από τη φωτόσφαιρα είναι πιο θερμές στους πόλους απ’ ότι στον ισημερινό. Έτσι, οι ηλιακές μάζες ανυψώνονται στην περιοχή των πόλων και στη συνέχεια κινούνται προς τον ισημερινό, όπου και βυθίζονται προς το εσωτερικό του Ήλιου.

Σύμφωνα με τη  θεωρία αυτή, η διαφορική περιστροφή του Ήλιου θα μπορούσε να θεωρηθεί ως ένα δευτερεύον  αποτέλεσμα της δημιουργίας αυτών των μεσημβρινών ρευμάτων. (Ωστόσο στην πράξη, δεν έχουμε παρατηρήσει διαφορετικές θερμοκρασίες στους πόλους και στον ισημε-ρινό).

Ο αριθμός των νετρίνο που προέρχονται από τον Ήλιο, είναι πολύ πιο μικρός από τον θεωρητικά προβλεπόμενο. Έτσι ανακαλύψουμε ότι μία αρκετά εκτεταμένη κεντρική σφαιρική περιοχή του Ήλιου, περιστρέφεται γύρω από τον άξονα περιστροφής πολύ πιο γρήγορα απ’ ότι τα εξωτερικά του στρώματα. Δηλαδή έχουμε μία διαφορική περιστροφή του Ήλιου που δεν μεταβάλλεται μόνο με το ηλιογραφικό πλάτος αλλά και με το βάθος.

Ακόμα έχουμε ανακαλύψει ότι, μία εξωτερική περιοχή της ηλιακής σφαίρας πάχους περίπου 10.000 km πάλλεται (ανάπαλση), με αποτέ-λεσμα το πάχος της ν’ αυξομειώνεται κατά 25 km / 5 min.

Πιθανό αίτιο: τα περιοδικά κύματα πίεσης, που δημιουργούνται εξαι-τίας του αναβρασμού της ζώνης μεταφοράς.

Στον Ήλιο παρατηρείται ακόμα μία ταλάντωση με περίοδο Τ=2h 40΄, που πιθανότατα οφείλεται σε μία πε-ριοδική μεταβολή του ρυθμού της αντίδρασης πρωτονίου - πρωτονίου στον πυρήνα του Ήλιου.

ΗΛΙΑΚΗ ΣΤΑΘΕΡΑ

ο Ήλιος παράγει στο εσωτερικό του ε-νέργεια η οποία διαδίδεται  στον περιβάλ-λοντα χώρο του. Έτσι  ένα μέρος της ακτι-νοβολίας του καταλήγει και στη Γη , ίσο με:

1.500.000 Hp / Km

Υπολογίζουμε σήμερα, πως κάθε τετραγωνικό εκατοστό  επιφάνειας τοποθετημένης κάθετα στις η-λιακές ακτίνες στα όρια της γήινης ατμόσφαιρας, δέχεται ανά sec, ροή ηλιακής ενέργειας:

Η ροή αυτή της ακτινοβολίας στη Γη ονομάζεται ηλιακή σταθερά και πρέπει να διατηρείται σταθερή. Αυτή, μπορεί να μετρηθεί επακριβώς με ειδικά όργανα και μας παρέχει με αυτό τον τρόπο έναν μέσο υπολογισμό της ηλιακής ενεργειας.

Ωστόσο, δεν είναι σταθερή αλλά υπόκειται σε περιοδικές διακυμάνσεις.

Θέση του  Ήλιου στο διάγραμμα Η-R και στάδια εξέλιξης

Η καμπύλη ΟΑ παριστάνει την παρελθοντική πορεία του Ήλιου και η ABCDE τη μελλοντική. Η σημερινή θέση του πάνω στο διά-γραμμα H-R  είναι η Α, δη-λαδή ο Ήλιος βρίσκεται στην Κυρία Ακολουθία

(Στην κυρία ακολουθία θα παρα-μείνει όσο καίει το υδρογόνο του πυρήνα του)

Η ΘΕΣΗ ΤΟΥ ΗΛΙΟΥ ΣΤΟΝ ΓΑΛΑΞΙΑ ΜΑΣ

Ο Ήλιος βρίσκεται σε μία από τις σπείρες του Γαλαξία μας, στη σπεί-ρα του Τοξότη και απ-έχει από το κέντρο του Γαλαξία 33.000 έτη φωτός.

ΤΑ ΣΤΡΩΜΑΤΑ ΤΟΥ ΗΛΙΟΥ

Ο Ήλιος μπορούμε να πούμε ότι από-τελείται από διάφορα στρώματα, τα οποία τον περιβάλλουν από μέσα προς τα έξω όπως οι φλοιοί ενός κρεμμυδιού. Αυτά, ξεκινώντας από το κέντρο είναι:

1. Ο πυρήνας (Core),
2. Η ζώνη ακτινοβολίας (Radiative zone) ή περίβλημα,

3. Η ζώνη μεταφοράς (Convective zone),

4. Η φωτόσφαιρα (Photosphere),

5. Η χρωμόσφαιρα (Chromosphere) και

6. Η μεταβατική ζώνη (Transition zone),

7. το στέμμα (Corona).

(Οι 3 τελευταίοι φλοιοί και τμή-μα της φωτόσφαιρας αποτελούν την ατμόσφαιρα του Ήλιου, ενώ τα 3 πρώτα και το υπόλοιπο τμή-μα της φωτόσφαιρας αποτελούν το εσωτερικό του.)

Ο διαχωρισμός σε ζώνες γίνεται για πρακτικούς λόγους.

1. ΠΥΡΗΝΑΣ

Η ακτίνα του είναι περίπου ίση με το 25% της ηλιακής, R⊙. Περιέχει το 10% της μάζας του Ήλιου. Η πίεση του ανέρχεται σε P = 1,3 1015 dyn/cm = 1,3 109 atm, ενώ η πυκνότητα του εκτι-μάται γύρω στα   ρ = 160 gr/cm3.

 Από αυτόν ακτινοβολείται ενέργεια υπό μορφή φωτονίων, ακτίνων γ και ακτίνων X. καθώς και νετρίνο που απελευθερώνο-νται κατά την αντίδραση  p+ - p+.

Τ = 15.000.000 Κ

2. ΠΕΡΙΒΛΗΜΑ

Εκτείνεται έως 0.85 R⊙. Εδώ, η ενέργεια του πυρήνα μεταδίδεται με ακτινοβολία σε διάστημα 8.000 έως 80.000 ετών, κα-θώς αυτή απορροφάται από κάθε πυκνό στρώμα του περιβλήματος και επανεκ-πέμπεται στο επόμενο, ξανά και ξανά σε κάθε cm βάθους.

Τ = 8.000.000 - 500.000 Κ

3. ΖΩΝΗ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ

Εκτείνεται από το Περίβλημα ως την επι-φάνεια του ορατού Ήλιου. Η διάδοση της ενέργειας γίνεται με μεταφορά (με τα ΔΙΝΟΡΕΥΜΑΤΑ).

Τ = 500.000 - 6.600 Κ

4. ΦΩΤΟΣΦΑΙΡΑ

Επιφάνεια του ορατού Ήλιου. Εντοπίζε-ται στα τελευταία 500 Km (<<0.1R⊙), όπου πέφτει πολύ γρήγορα η αδιαφά-νεια και η ενέργεια που φθάνει ως εκεί δε φρενάρει, αλλά διαχέεται στο περι-βάλλον). Στη ζώνη αυτή όσο μετατοπιζό-μαστε προς τα έξω, έχουμε βαθμιαία μείωση της πυκνότητας.

Συμπεριφέρεται ως ΜΕΛΑΝ ΣΩΜΑ δί- νοντας ΣΥΝΕΧΕΣ ΦΑΣΜΑ ΕΚΠΟΜΠΗΣ θερμοκρασίας 5780Κ. Στα τελευταία όμως χιλιόμετρα, όπου αυτή δε διαχωρί-ζεται από την ατμόσφαιρα, και όπου το υλικό είναι πολύ αραιό, θα έχουμε ΓΡΑΜΜΕΣ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ.

Τ = 6.600 - 4.300 Κ

5. ΧΡΩΜΟΣΦΑΙΡΑ

Εκτείνεται έως 12.000 Km πάνω από τη Φωτόσφαιρα. Είναι πολύ αραιή, ελάχιστα λαμπρή και έχει πορτοκαλοκόκκινη λάμ-ψη, που είναι ορατή μόνο στις ηλιακές εκλείψεις.

Τ = 4.300 - 10.000 Κ

6.  ΜΕΤΑΒΑΤΙΚΗ ΖΩΝΗ

Άνω στρώμα της χρωμόσφαιρας.

Τ = 10.000 - 1.000.000 Κ

ΤΡΟΠΟΣ ΔΙΑΔΟΣΗΣ ΤΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ  ΣΤΟΝ ΗΛΙΟΥ

Ακτινοβολία και διάχυση

Μεταφορά  με τα ανοδικά ρεύματα

Ακτινοβολία

ΧΡΟΝΟΣ ΔΙΑΔΟΣΗΣ ΤΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ  ΣΤΟ ΕΣΩΤΕΡΙΚΟ ΤΟΥ ΗΛΙΟΥ

(ποικίλει από στρώμα  σε στρώμα)

Συνολικά για να φτάσει στη ζώνη μεταφοράς απαιτού-νται 1.000.000 έτη.

Στη ζώνη μεταφοράς η ενέρ-γεια από τα προηγούμενα στρώματα καθυστερεί μόνο κατά 2 μήνες προτού φτάσει την επιφάνεια του Ήλιου (φω-τόσφαιρα), απ’ όπου διαχέ-εται στα άλλα στρώματα της ατμόσφαιρας του.

Η ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ ΤΟΥ ΗΛΙΟΥ

Η ηλιακή ατμόσφαιρα αποτελείται από 3 στρώματα:

•          το μεγαλύτερο μέρος της φωτόσφαιρας,

•         τη χρωμόσφαιρα και τη μεταβατική ζώνη (που θεωρείται       ως άνω τμήμα της χρωμόσφαιρας),

•         το στέμμα.

Μόνο αυτά τα μέρη του άστρου που μπορούμε να παρατηρήσουμε με τηλεσκόπιο (αφού, το εσωτερικό του είναι αδιαφανές).

Η  παρατήρηση όμως πραγματοποιείται σε διαφορετικές περιοχές του φάσματος, γιατί σε κάθε στρώμα δημιουργούνται φαινόμενα και σχηματισμοί που απελευθερώνουν διαφορετικού τύπου ακτινοβολία, είτε κυματική, όπως ακτίνες-Χ, ακτίνες γ, ραδιοακτινοβολία, ορατή, υπεριώδη και υπέρυθρη ακτινοβολία (Η/Μ φάσμα), είτε σωματιδιακή όπως ηλεκτρόνια, πρωτόνια και πυρήνες ηλίου.

Όσον αφορά το Η/Μ φάσμα, εξετάζουμε τον Ήλιο σε περιορισμένες περιοχές μηκών κύματος, εκτός από τη φωτόσφαιρα που παρατηρείται στο συνεχές· τόσο περιορισμένες, που θεωρούμε ότι είναι μονο-χρωματικές. Ανάλογα λοιπόν με το μήκος κύματος που μελετάμε, απεικονίζουμε και διαφορετική περιοχή της ατμόσφαιρας του αστέρα και μόνον αυτή.

ΦΩΤΟΣΦΑΙΡΑ :      Οπτική περιοχή του φάσματος

(έντονο πορτοκαλί)                (συνεχές φάσμα)

ΧΡΩΜΟΣΦΑΙΡΑ:      Γραμμές - Η  κυρίως  στην Ηα 6.565 Å

(αμυδρό πορτοκαλί)        Γραμμές - Ca II,    3.934 Α  3.698 Å

                                                            (γραμμικό φάσμα)

ΣΤΕΜΜΑ :            Περιοχή ακτίνων Χ

                                            Περιοχή ραδιοφωνικών μηκών   κύματος RF

                                                    (γραμμικό και συνεχές φάσμα)

Όταν παρατηρούμε τον Ήλιο στο γραμμικό φάσμα, σε κάθε μήκος κύματος βλέπουμε διαφορετική περιοχή της ατμό-σφαιρας του, και α-φού κάθε μία από τις περιοχές αυτές εκτεί-νεται σε διαφορετική απόσταση από το κέ-ντρο του, αυτό έχει ως   αποτέλεσμα   να βλέπουμε σε κάθε περίπτωση τον Ήλιο με άλλες δια-στάσεις (με μικρότερη αυτή της φωτόσφαιρας και με-γαλύτερη αυτή του στέμματος).

ΤΟ ΗΛΙΑΚΟ ΦΑΣΜΑ

Η ακτινοβολία που εκπέμπεται από τον Ήλιο κατανέμεται σε όλη σχεδόν την περιοχή του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, αφού κάθε στρώμα του εκπέμπει διαφορετικού τύπου ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία (δηλαδή ενέργεια), αναλόγως της θερμοκρασίας του..

Το μεγαλύτερο μέρος της ηλιακής ακτινοβολίας ωστόσο, εκπέμπεται στην ορατή περιοχή του φάσματος

Mε εφαρμογή του φαινομέ-νου D-F κατά την περιστρο-φή του Ήλιου:

Θεωρούμε 2 αντιδιαμετρικά σημεία του Ήλιου (ανατολικό και δυτικό χείλος) κατά τη διάρκεια της μεσουράνησης του, όπου η σχετική ταχύτητα του τόπου απ’ όπου γίνεται η παρατήρηση είναι κάθετη στην οπτική ακτίνα, και λαμ-βάνουμε το φάσμα τους.

Στη συνέχεια τοποθετούμε τα 2 φάσματα το ένα πάνω στο άλλο. Τότε βλέπουμε πως οι φασματικές γραμμές του Ήλιου έχουν μετατοπισθεί λόγω του φαινομένου D-F, του ενός χείλους προς το ιώδες (αυτό που φαίνεται να προσεγγίζει ακτινικά τον παρατηρητή) και του άλλου προς το ερυθρό (αυτό που φαίνεται να απομακρύνεται ακτινικά από τον παρατηρητή).

Οι φασματικές γραμμές της Γης όμως δεν έχουν μετατοπισθεί και έτσι μπορούμε να τις διαχωρίσουμε.

Με άμεση σύγκριση του φάσματος Ήλιου, κατά την ανατολή και κατά τη μεσουράνηση του. Η διαφοροποίηση τότε των φασματικών γραμμών της Γης και του Ήλιου έγκειται στην ένταση τους.

Ø      Όταν ο Ήλιος ανατέλλει το ηλιακό φως διανύει μεγαλύτερο πάχος ατμό-σφαιρας με αποτέλεσμα να μειώνεται η ένταση των γραμμών του φάσματος του, ενώ

Ø      κατά τη μεσουράνηση του Ήλιου το φως διανύει μικρότερη απόσταση με αποτέλεσμα οι ηλιακές γραμμές να είναι μεγάλης έντασης.

Οι φασματικές γραμμές της Γης έχουν πάντα την ίδια ένταση

Τότε στο φάσμα που λαμβάνεται κατά την ανατολή του Ήλιου οι γήινες φα-σματικές γραμμές θα είναι μεγαλύ-τερης έντασης σε σχέση με αυτές του Ήλιου, ενώ στο φάσμα που λαμβάνεται κατά τη μεσουράνηση οι γήινες φασμα-τικές γραμμές θα είναι μικρότερης έντασης σε σχέση με αυτές του Ήλιου.

Από τη σύγκριση των 2 φασμάτων μπορούμε να διαχωρίσουμε τις γήινες φασματικές γραμμές.

Η Ηλιακή ατμόσφαιρα

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΗΡΕΜΟΥ ΗΛΙΟΥ

Σε κάθε στιβάδα της ατμόσφαιρας του Ήλιου, δημιουργείται κάτω από τις συνήθεις συνθήκες πλήθος διαφορετικών σχη-ματισμών που παρουσιάζουν μόνιμο χαρακτήρα, τους οποίους χαρακτηρίζουμε στο σύνολό τους ως φαινόμενα ήρεμου Ήλιου. Τα φαινόμενα αυτά, τα οποία διακρίνονται ανάλογα με το στρώμα της ατμόσφαιρας στο οποίο παρουσιάζονται, εξε-τάζουμε στη συνέχεια.

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΗΡΕΜΟΥ ΗΛΙΟΥ

1. Φωτόσφαιρα

ΚΟΚΚΙΑΣΗ

Το στρώμα του Ήλιου που καλείται φωτόσφαιρα, καλύπτεται κατά το ή-μισυ από φωτεινούς σχηματισμούς που ονομάζονται κόκκοι (granules) και έχουν μέση έκταση 1.000 Km ,που διαχωρίζονται από σκοτεινές ζώνες πλάτους έως περίπου 300 Km.

.

Το  φαινόμενο  αυτό   που   είναι   γνω-στό ως κοκκίαση (granulation), δεν εί-ναι  στατικό. Οι  κόκκοι   έχουν τα εξής χαρακτηριστικά:

  

   ΧΡΟΝΟΣ ΖΩΗΣ      :  t = 8min

   ΜΕΣΗ ΔΙΑΜΕΤΡΟΣ: 1.000 Km

   ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ      : 2000C μεγαλύτερη              από  αυτή των γύρω περιοχών.

Οι κόκκοι αποτελούν τα ανώτατα σημεία πιδάκων που εξορμούνται από τη ζώνη μεταφοράς διοχετεύοντας προς τα πάνω υλικό θερμότερο κατά 200 0C, άρα και λαμπρότερο από αυτό των γύρω περιοχών. Αυτά τα ρεύματα μεταφοράς αφού αποβάλλουν την ενέργεια τους βυθίζονται και πάλι στο εσωτερικό του Ήλιου.

  Τα σημεία βύθισης φαίνονται πιο σκοτεινά λόγω της διαφοράς θερμοκρασίας, με αποτέλεσμα οι κόκκοι να  περιβάλλονται και να  διαχωρίζονται από τις σκοτεινές ζώνες, πλάτους έως 300 Km.

.

Η υπερκοκκίαση  (supergranulation) είναι ένα φαινόμενο αντίστοιχο με αυτό της κοκκίασης, μόνο που ανα-φέρεται σε πίδακες που προέρχονται από βαθύτερα στρώματα  του Ή-λιου. Αυτό σημαίνει πως το υλικό που αναβλύζει είναι θερμότερο από το αντίστοιχο της κοκκίασης, άρα και λαμπρότερο, γεγονός που έχει ως α-ποτέλεσμα να σχηματίζονται πάνω στη φωτόσφαιρα περιοχές πολύ πλα-τιές  και πολύ λαμπρές. Αυτές έχουν

           

ΜΕΣΗ ΔΙΑΜΕΤΡΟ     :  d = 10.000 - 30.000 Km 

                                         • ΜΕΣΟ ΧΡΟΝΟ ΖΩΗΣ :  t = 1-2 days

                                         • ΤΑΧΥΤΗΤΑ               :  υ = 0.5 km/sec.

 Καθώς οι πίδακες ανέρχονται σε μεγαλύτερα ύψη, διανύουν και μεγα-λύτερη οριζόντια απόσταση πάνω στην φωτόσφαιρα πριν βυθιστούν και πάλι στο εσωτερικό του Ήλιου, με την παραπάνω ταχύτητα.

ΑΜΑΥΡΩΣΗ ΧΕΙΛΟΥΣ

Όταν παρατηρούμε τον Ήλιο στο οπτικό παράθυρο θα δούμε τον ηλιακό δίσκο ν΄ απεικονίζεται:

• στο κέντρο                λαμπρός

• στο χείλος                 λιγότερο λαμπρός

    Το φαινόμενο αυτό, γνωστό και ως αμαύρωση χείλους, οφείλεται στο γεγο-νός ότι το φως στο κέντρο του ηλιακού δίσκου προέρχεται και από βαθύτερα στρώματα που έχουν υψηλότερη θερμο-κρασία (8.000Κ), ενώ το φως στο χείλος προέρχεται μόνο από τα επιφανειακά στρώματα, τα οποία έχουν χαμηλότερη θερμοκρασία (4.300Κ), άρα και μειωμένη λαμπρότητα.

Όλα αυτά, που δημιουργούνται λόγω γεωμετρικών φαινομένων και εξαιτίας της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός.

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΗΡΕΜΟΥ ΗΛΙΟΥ

2. Χρωμόσφαιρα

Η χρωμόσφαιρα είναι στιβάδα της ατμόσφαιρας του Ήλιου που δε μπορεί να θεαθεί κάτω από κανονικές συνθήκες, παρά μόνο κατά τη διάρκεια των ηλιακών εκλείψεων (τεχνητών και μη). Αυτό συμβαίνει γιατί ένα μεγάλο μέρος της ακτινοβολίας της δεν εκπέμπεται στην ορατή περιοχή του φάσματος.

Όταν έχουμε έκλειψη του Ήλιου δε βλέπουμε το φως της φωτόσφαιρας (έντονο πορτοκαλί), αλλά το φως της χρωμόσφαιρας (αμυδρό πορτοκαλί), καθώς η φωτόσφαιρα καλύπτεται εξ’ ολοκλήρου και μπορούμε έτσι να παρατηρήσουμε τις πολύ αραιές και ε-λάχιστα λαμπρές περιοχές που τη διαδέχονται.

Όταν όμως έχουμε έκλειψη, καθίσταται δυνατό  να παρατηρήσουμε το μικρό εκείνο τμήμα της ακτινοβολίας που εκπέμπεται στο οπτικό παράθυρο, καθώς ακόμη και ακτινοβολία που προέρχεται   από ένα άλλο φαινόμενο, αυτό του αστραπιαίου φάσματος (Flash spectrum).  

    

Το αστραπιαίο φάσμα (Flash spectrum)

Το φαινόμενο του αστραπιαίου φάσματος αφορά την περίπτωση εκείνη όπου το φάσμα απορρόφησης γίνεται φάσμα εκπομπής. Πρόκειται για ένα στιγμιαίο φαινόμενο που επιβεβαιώνει το νόμο αναστροφής των φασματικών γραμμών και αναγκάζει τη χρωμόσφαιρα να εκπέμψει στα μήκη κύματος που απορροφά (οι  γραμμές απορρόφησης του ηλιακού φάσματος οφείλονται στο κατώτερο τμήμα της χρωμόσφαιρας γνωστό ως ανατρεπτική ή απορ-ροφητική στιβάδα:  Ηα   λ=6.565Α και  CaII  λ=3.934A  και   λ=3.968A).

     

Όταν παρατηρούμε τον η-λιακό δίσκο με ηθμό βλέ-πουμε  τον  Ήλιο με  ελα-φρώς μεγαλύτερες διαστά-σεις, εφόσον μπορούμε να δούμε και την περιοχή της χρωμόσφαιρας που εκτεί-νεται πέρα από αυτή της φωτόσφαιρας.

    Πρέπει ακόμη να ση-μειώσουμε πως ανάλογα με τον ηθμό που χρησιμο-ποιούμε μελετάμε κάθε φορά συγκεκριμένο βάθος της χρωμόσφαιρας, αφού, κάθε περιοχή της ανα-λόγως του βάθους εμφα-νίζει και άλλη τιμή θερμο-κρασίας, άρα εκπέμπει και απορροφά σε άλλα μήκη κύματος.

    .

ΧΡΩΜΟΣΦΑΙΡΙΚΟ ΔΙΚΤΥΟ

(Chromospheric Network)

Αποτελείται από  σχηματισμούς που πιθανώς είναι προέκταση της υ-περκοκκίασης (η  οποία παρατηρεί-ται στη φωτόσφαιρα). Πρόκειται για φωτεινές περιοχές που αγκαλιάζονται από ασύμμετρους δακτυλίους, οι οποίοι συνιστούν ένα σκοτεινό περί-γραμμα.

Οι διαστάσεις τους είναι ελαφρώς μεγαλύτερες από αυτές των σχη-ματισμών της υπερκοκκίασης, αφού όταν τα ανοδικά ρεύματα φθάνουν στο υψηλότερο σημείο τους μέσα στη χρωμόσφαιρα, ανοίγουν με αποτέ-λεσμα να μεγαλώνει το εύρος  τους Έτσι τα χαρακτηριστικά τους είναι:

ΑΚΙΔΕΣ Η ΠΙΔΑΚΕΣ

Είναι φωτεινοί σχηματισμοί με ινώδη μορφή. Βρίσκονται μόνο στα όρια των φωτεινών σχημα-τισμών του χρωμοσφαιρικού δι-κτύου. Πιθανότατα, αποτελούν τις κορυφές των ανοδικών ρευμά-των της υπερκοκκίασης. Τα χα-ρακτηριστικά τους είναι:

ΜΕΣΗ ΔΙΑΜΕΤΡΟΣ :  d = 1.000 Km                                                                               

 ΧΡΟΝΟΣ ΖΩΗΣ :         t =  8 min

 ΥΨΟΣ :                         h = 4.000 - 9.000 km                                                                         

 ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ :        T = 15.000 Κ

 TAXYTHTA:                υ = 25 km/sec  (Ταχύτατα και σχεδόν κατακόρυφα ανοδικά  ρεύ-                                             ματα υλικού, εκτοξεύονται  από χαμηλά στρώματα                                               της χρωμόσφαιρας προς  τον  διαπλανητικό χώρο.)

 ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ : Στις φασματικές περιοχές των γραμμών Η (σειρά Balmer – κυρίως στην Ηα ),

                                      μέσω ΦΑΣΜΑΤΟΗΛΙΟΓΡΑΦΗΜΑΤΟΣ  του ηλιακού χείλους

Μεταβατική ζώνη

Τη ζώνη της χρωμόσφαιρας διαδέχεται μία άλλη ζώνη 1000 Km, που καλείται μεταβατική ζώνη (transition  zone) και θεωρείται ως άνω στρώμα της χρωμόσφαιρας. Αυτή έχει ως  χαρακτηριστι-κό γνώρισμα την απότομη αύξηση της θερμο-κρασίας (έτσι ώστε αυτή να ανέρχεται τελικά στην τάξη των 106 Κ). Καθώς όμως η ενέργεια του Ήλιου μεταδίδεται, όπως είναι γνωστό, από τα εσωτερικά στρώματα  προς τα έξω, το παρα-πάνω γεγονός συνεπάγεται πως η ενέργεια τούτη μεταδίδεται από ΨΥΧΡΟΤΕΡΕΣ προς ΘΕΡΜΟ-ΤΕΡΕΣ περιοχές, δηλαδή, αντίθετα με αυτό που επικρατεί υπό κανονικές συνθήκες. Πως εξηγεί-ται όμως το παράδοξο αυτό φαινόμενο; Όλα έ-χουν να κάνουν με την έννοια της  θερμοκρασίας:

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΗΡΕΜΟΥ ΗΛΙΟΥ

3. Στέμμα

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ  ΗΛΙΑΚΟΥ  ΣΤΕΜΜΑΤΟΣ 

                          

Με έκταση έως και δέκα ηλιακές ακτίνες (10 R), μια άλως λευκού γενικά χρώματος που ονομάζεται στέμμα (corona), περιβάλλει τη χρωμόσφαιρα, από τα 12.000 Km και πάνω.

Η πυκνότητα και η λαμπρότητα της ζώνης αυτής κυμαίνονται μόνο γύρω στο 10% των αντίστοιχων μεγεθών της χρωμόσφαιρας, γι’ αυτό και μπορούμε να την παρατηρήσουμε μόνο σε κατάσταση ολικής έκλειψης.

Η θερμοκρασία του στέμματος είναι της τάξης του 106 Κ, ενώ σε απόσταση 2 ηλιακών ακτίνων, R είναι:

    

Το 97% των γραμμών εκπομπής του στέμματος προέρχονται από ιόντα μεγάλου δυναμικού ιονισμού, εξαιτίας της υψηλής θερμοκρασίας και της χαμηλής πυκνότητας της ύλης που επικρατεί στην περιοχή αυτή.

Οι φασματικές γραμμές εκπομπής ιόντων υψηλού ιονισμού αξιοποι-ούνται στη μελέτη του στέμματος σε διαφορετικά βάθη, καθώς είναι ενδεικτικές της θερμοκρασίας που επικρατεί σε κάθε περιοχή∙ και α-φού αυτή μεταβάλλεται με το βά-θος, δεν κάνουν τίποτα άλλο από το να φωτογραφίζουν την αντίστοιχη περιοχή.

Στέμμα Κ ή Στέμμα ηλεκτρονίων (Κontinuum corona)

Εντοπίζεται στην περιοχή 1,03 - 2,3 R⊙  και οφείλεται στη διά-χυση του φωτός της φωτόσφαιρας από ελεύθερα ηλεκτρόνια. Οι πολύ υψηλές ταχύτητες προκαλούν μεγάλη διεύρυνση των φασματικών γραμμών (D-F). Επομένως έχει συνεχές φάσμα και είναι πολωμένο.

Συνιστώσα F ή Ψευδοστέμμα  (Fraunhofer corona)

Αυτή δε δημιουργείται μέσα στο στέμμα από το υλικό του στέμ-ματος, αλλά οφείλεται στην περίθλαση του φωτός του Ήλιου από στερεά σωματίδια που βρίσκονται διασκορπισμένα στο μεσοδιάστημα ΓΗΣ-ΗΛΙΟΥ, πάνω στο επίπεδο της εκλειπτικής. Δίνει συνεχές φάσμα, με γραμμές απορρόφησης Fraunhofer.

Στέμμα Ε  (Emission corona)

Είναι η μόνη που παράγεται μέσα στο στέμμα. Αυτή δεν απεικονίζεται σε τεχνητή έκλειψη, καθώς δίνει γραμμικό φάσμα εκπομπής. Τούτο συμβαίνει, γιατί η μάζα των ιόντων που έχουν απομείνει στο στέμμα χωρίς να έχουν χάσει όλα τα ηλεκτρόνια τους (Ca,  Fe) είναι πολύ μεγάλη, επομένως η ταχύτητα τους είναι πολύ μικρή και δίνουν μικρό εύρος στις γραμμές εκπομπής, που έτσι ξεχωρίζουν. Μπορεί να παρατηρηθεί μονοχρωματικά (π.χ. Green corona)

ΦΑΣΜΑ ΑΚΤΙΝΩΝ Χ

Στην περιοχή των ακτίνων X οι φασματικές γραμμές εκπομπής που προέρχονται από αυτές καθαυτές τις στεμματικές περιοχές είναι πολυ-άριθμες και έτσι μπορούμε να παρατηρήσουμε το στέμμα χωρίς να απαιτούνται συνθήκες έ-κλειψης.

ΦΑΣΜΑ  RF

 (ΠΕΡΙΟΧΗ ΡΑΔΙΟΣΥΧΝΟΤΗΤΩΝ)

Το στέμμα μπορούμε επίσης να το παρα-τηρήσουμε στην περιοχή RF των ραδιοσυχνο-τήτων του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Ο Ή-λιος που απεικονίζεται στις συχνότητες αυτές έχει ιδιαίτερη ονομασία και  καλείται Ραδιοήλιος.

Το στέμμα μπορούμε να το παρατηρήσουμε ακόμα και στο μακρινό υπεριώδες.

ΡΑΔΙΟΗΛΙΟΣ

Ο όρος ραδιοήλιος αναφέρεται στο ποσό της ακτινοβολίας του Ήλιου, που ανιχνεύεται σε μήκη κύματος που κυμαίνονται από 8 mm  έως 18 Km, δηλαδή στο παράθυρο των ραδιοκυμάτων. Η ακτινοβολία αυτή προέρχεται από την ατμόσφαιρά του και μεταβάλλεται με το βάθος (όσο αυξάνεται το βάθος τόσο μειώνεται μήκος κύματος). Αυτό σημαίνει δύο πράγματα:

•          ανάλογα με το μήκος κύματος που παρατηρούμε στα ραδιοκύματα, απεικονίζουμε και διαφορετικό τμήμα της ατμόσφαιρας του Ήλιου. Δηλαδή απεικονίζουμε, για μήκος κύματος:

λ = της τάξης των mm - cm → ΧΡΩΜΟΣΦΑΙΡΑ - ΣΤΕΜΜΑ

λ ≈ 10 cm                         → ΧΑΜΗΛΑ ΣΤΡΩΜΑΤΑ ΣΤΕΜΜΑΤΟΣ

λ = της τάξης των  m         → ΥΨΗΛΑ ΣΤΡΩΜΑΤΑ ΣΤΕΜΜΑΤΟΣ

•           αφού ο ραδιοήλιος  απεικονίζει και τα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας του Ήλιου, θα είναι μεγαλύτερος από τον ορατό Ήλιο (ο οποίος απεικονίζει κυρίως τη φωτόσφαιρά του). Έτσι για μήκος κύματος λ = 3 m θα ισχύει :

                                               

                                      Rλ   = 2R⊙     

   

ΑΜΑΥΡΩΣΗ ΚΕΝΤΡΟΥ (ΡΑΔΙΟΗΛΙΟΣ)

Αν παρατηρήσουμε τον ηλιακό δίσκο σε μήκος κύματος λ = 10 cm (ραδιοήλιος), θα δούμε να εμφανίζεται το αντίστροφο φαινόμενο από την αμαύρωση χείλους (η οποία εμφανίζεται στο οπτικό παράθυρο). Το νέο αυτό φαινόμενο ονομάζεται αμαύρωση κέντρου, καθώς παρα-τηρείται μια αύξηση της λαμπρότητας από το κέντρο προς την περιφέρεια (ή αντίστροφα μια μείωση της λαμπρό-τητας από την περιφέρεια προς το κέντρο).

Το αίτιο του φαινομένου αυτού εντοπίζεται στη στιβάδα προέλευσης της απεικονιζόμενης ακτινοβολίας.

   Στις περιοχές του χείλους, η ακτινοβολία προέρχεται από εξωτερικές περιοχές της χρωμόσφαιρας, που είναι πολύ θερμές, άρα και πολύ λαμπρές.

   Στις περιοχές του κέντρου,  η ακτινοβολία προέρχε-ται και από πιο εσωτερικές περιοχές της χρωμό-σφαιρας που είναι πιο ψυχρές, επομένως λιγότερο λαμπρές.

ΘΕΡΜΑΝΣΗ   ΗΛΙΑΚΟΥ   ΣΤΕΜΜΑΤΟΣ

 Οι θερμοκρασίες που διαπιστώνονται στο στέμμα είναι της τάξης των Τ=1-4x106 Κ, τιμές που δεν δύναται να εξηγηθούν με τις συνήθεις παραδοχές. Έπειτα από μελέτη των φαινομένων που λαμβάνουν χώρα στο στέμμα, πιστεύουμε ότι στη θέρμανση του στέμματος συμβάλλουν κυρίως 2 παράγοντες:

 Η μετατροπή των ΜΗD (μαγνητοϋδροδυναμικών κυμάτων) σε θερμότητα. Πρόκειται για διαδιδόμενες ταλαντώσεις πλάσματος που πηγάζουν στη φωτόσφαιρα και διαδίδονται προς την ατμόσφαιρα του Ήλιου, μέσω των μαγνητικών δυναμικών γραμμών που βρίσκονται κάτω από την επιφάνεια του.

 Η ροή ενέργειας (μηχανικής ενέργειας) μέσω ακουστικών (κρουστικών) κυμάτων πυκνότητας από ρεύματα μεταφοράς, η οποία δίνεται από τη σχέση:

Ο μηχανισμός δημιουργίας των ακουστικών κυμάτων  εξηγείται από την παραπάνω σχέση αφού, όταν κατά τη διέλευση του κύματος έχουμε:

                     Fw = σταθ.  (δεν υπάρχουν απώλειες)

              ενώ  ρ ↓            (απότομη μείωση πυκνότητας στα εξωτερικά   

                                           αραιότερα στρώματα)

τότε έχουμε ↑ υw   και   ↑ υm    Þ   ↑συγκρούσεων   Þ   ↑ Τ.

Η μεγάλη δηλαδή αύξηση της ταχύτητας ταλάντωσης υw  οδηγεί στο σχηματισμό κρουστικού κύματος (shock wave), το οποίο αποδίδει άμεσα τη μηχανική του ενέργεια στο στέμμα καθώς έχουμε αύξηση των συγκρούσεων, προκαλώντας τη θέρμανση του  (αύξηση της θερμοκρασίας Τ).

ΗΛΙΑΚΟΣ ΑΝΕΜΟΣ 

Ο ηλιακός άνεμος (solar wind) είναι αυτό ακριβώς που μαρτυρά το όνομα του: μια ροή αερίων από τον Ήλιο προς τον διαπλα-νητικό χώρο,  τα οποία αποτελούνται από ηλεκτρικώς φορτισμένα σωματίδια (πρωτόνια, ηλεκτρόνια και ιονισμένα βαρέα άτομα) που ταξιδεύουν με ταχύτητες της τάξης των 400 - 800 Km/sec (μετρούμενη σε απόσταση 1 A.U. από τον Ήλιο). Τα σωματίδια αυτά εξέρχονται συνεχώς από τον Ήλιο.

Το μαγνητικό πεδίο του Ήλιου

ΤΟ  ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ  ΠΕΔΙΟ  ΤΟΥ  ΗΛΙΟΥ
                                                  ΘΕΩΡΙΑ  BABCOCK
  Επέκταση  του μοντέλου της ΗΛΙΑΚΗΣ  ΜΑΓΝΗΤΙΚΗΣ  ΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ  του Parker

Και η ιστορία αρχίζει…

   Βρισκόμαστε στη ζώνη μετα-φοράς.

Στη ζώνη αυτή λόγω της συνολικής κίνησης των  φορτίων, δη-μιουργείται ένα ασθενές μαγνητικό πεδίο στον Ήλιο (περίπου 1G). 

Οι μαγνητικές δυναμικές γραμμές  (μ.δ.γ.) του πεδίου αυτού, εντοπί-ζονται όσον αφορά το εσωτερικό του Ήλιου στη ζώνη μεταφοράς, ενώ  μεταβαίνουν  στην ατμόσφαιρά  του σε μεγάλα ηλιογραφικά πλάτη  (περίπου 45°- 55 °).

Εστιάζουμε τώρα το ενδιαφέρον μας στις δυναμικές γραμμές  του ασθενούς μαγνητικού πεδίου, όπου βρίσκουμε το υλικό του Ήλιου, (που συνίσταται από φορτισμένα σωμάτια),  διατεταγμένο κατά μήκος τους.

Καθώς ο Ήλιος περιστρέφεται γρηγορότερα στον ισημερινό απ’ ότι στους πόλους (διαφορική περιστροφή), βλέπουμε να επέρχεται  μία  παραμόρφωση των  μ.δ.γ.  στο ύψος του ισημερινού του. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα, να δημιουργείται μία πύκνωση των μ.δ.γ.  περί  το μέσον κάθε ημισφαιρίου.

Καθώς όμως οι μ.γ.δ. βρίσκονται στη ζώνη μεταφοράς η πύκνωση εντείνεται με τα  ανοδικά ρεύματα, ενώ παράλληλα, η κυκλική  κίνηση  των ρευμάτων αυτών οδηγεί σε συστροφή των συνωστιζόμενων  μ.γ.δ.   Έτσι, καθώς αυτές περιστρέφονται η μία γύρω από  την  άλλη,  δημιουργούν   ΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΚΟΡΔΟΝΙΑ, που έχουν μεγαλύτερη ένταση  από την άνω περιοχή                        και αναδύονται προς  τα πάνω, δημιουργώντας τους μαγνητικούς βρό-χους.

Τα μαγνητικά κορδόνια λόγω της αυξημένης πυκνότητας παρουσιάζουν μαγνητικό πεδίο υψηλότερης έντασης από αυτό των γύρω περιοχών (800G). Η ανάπτυξη ισχυρών μαγνη-τικών πεδίων στη ζώνη μεταφοράς προκαλεί την εμφάνιση των πυρσών στη φωτόσφαιρα.

Επιπλέον, το ισχυρό μαγνητικό πεδίο του κορδονιού αφενός προκαλεί τη μείωση της πυκνότητας του υλικού που βρίσκεται μέσα σε αυτό, αφετέρου παρεμποδίζει και εκτο-πίζει τα ανοδικά ρεύματα της ζώνης μεταφοράς. Αυτό το τελευταίο έχει σαν αποτέλεσμα να μην φθάνει στα σημεία της επιφάνειας του Ήλιου που βρίσκονται πάνω από αυτό, υλικό, θερμό και λαμπρό από το εσωτερικό του.

Επομένως οι περιοχές αυτές θα είναι πιο ψυχρές.

*(Τα ανώτερα στρώματα των περιοχών αυτών που βρίσκονται κάτω ακριβώς από τη φωτόσφαιρα, δημιουργούν σε αυτή τους πόρους (1.500G) που δείχνουν πιο σκοτεινοί λόγω της χαμηλότερης   θερμοκρασίας).

Δηλαδή τα μαγνητικά κορδόνια έχουν από πάνω τους μαγνητικό πεδίο μικρότερης έντασης. Τότε, λόγω της μικρότερης πυκνότητας που διαθέτουν και της υψηλότερης τιμής της έντασης που έχουν, αναπτύσσεται σε αυτά μία δύναμη ώθησης,  με αποτέλε-σμα να αναδύονται  πάνω από τη φωτόσφαιρα.

 (Όσο προσεγγίζουν προς τη φωτό-σφαιρα και πριν ακόμη αναδυθούν ο πόρος εξελίσσεται σε κηλίδα- 3000G.)

       Τα φορτισμένα σωμάτια που συνιστούν το υλικό του Ήλιου, διαρρέουν τους μαγνητικούς βρόχους και δημιουργούν α-γωγούς.

Αυτό έχει ως αποτέλε-σμα να γεννιούνται γύρω από αυτούς μαγνητικά πεδία, των οποίων η πολικότητα προκύπτει σύμφωνα με  τον κανόνα του δεξιού χεριού.

Έτσι δημιουργούνται τα ζεύγη κηλίδων που αναδει-κνύουν τους 2 πόλους του μαγνητικού πεδίου, του κέντρου δράσης.

Όμως, αν το μαγνητικό πε-δίο του μαγνητικού κορδο-νιού δεν είναι πολύ ισχυρό, τότε το κορδόνι δεν αναδύ-εται στη φωτόσφαιρα.  Άρα δεν δημιουργούνται ζεύγη κηλίδων.

ΗΛΙΑΚΗ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ

Η ηλιακή δραστηριότητα αφορά στην κατάσταση εκείνη του Ήλιου κατά την οποία παρατηρείται στην ατμόσφαιρα του εκδήλωση έκτατων και βίαιων φαινομένων. Τα φαινόμενα αυτά εμφανίζονται σε δύο ζώνες εκατέρωθεν του ισημερινού στο διάστημα από 5ο έως 40ο.

Σχετίζονται με την ανάπτυξη πολύ ισχυρών μαγνητικών πεδίων πάνω στην επιφάνεια του, τα οποία αντλούν την προέλευση τους από τη ζώνη μεταφοράς. Δηλαδή, ο όποιος σχηματισμός εμφανίζεται σε κάθε μία από τις ζώνες της ατμόσφαιρας αποτελεί συνέχεια ή απόρροια σχηματισμού της αμέσως προηγούμενης ζώνης.

Τα φαινόμενα αυτά δεν παρουσιάζονται σε μόνιμη βάση, ούτε έχουν πάντα την ίδια ένταση. Έχουν περιοδικό χαρακτήρα και πολλές φορές οι μεταβολές τους είναι εκρηκτικές. Η περίοδος εμφάνισης τους είναι 11,6 χρόνια και ονομάζεται ηλιακός κύκλος ή κύκλος ηλιακής δράσης.

Φαινόμενα Δραστήριου Ήλιου

1. Φωτόσφαιρα

ΦΩΤΟΣΦΑΙΡΙΚΟΙ  ΠΥΡΣΟΙ (Faculae)

Οι  φωτοσφαιρικοί πυρσοί αποτελούν κέντρα δράσης της ηλιακής φωτό-σφαιρας. Πρόκειται για λαμπρούς φω-τοσφαιρικούς κόκκους αρκετά μεγά-

λων διαστάσεων με έντονο μαγνητικό πεδίο, που με την πάροδο του χρόνου αποκτούν περίπου μακρόστενο σχήμα, έτσι ώστε, το δυτικό τους άκρο να προσεγγίζει στον ισημερινό και το ανατολικό να αφί-σταται.  Φαίνονται καλύτερα  όταν βρίσκονται κοντά στο χείλος  λόγω του φαινομένου της αμαύρωσης  χείλους. 

    ΕΝΤΑΣΗ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟΥ ΠΕΔΙΟΥ   :  ≈ 800  Gauss

    ΜΕΣΟΣ ΧΡΟΝΟΣ  ΖΩΗΣ   :  15 ημέρες     

    ΣΧΗΜΑ :  μακρόστενο (σταδιακά αποκτηθέν)

    ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΣ   :  το δυτικό άκρο προσεγγίζει τον ισημερινό ενώ το ανατολικό άκρο             

Οι πυρσοί λάμπουν, συμβάλλοντας στην αύξηση της φωτεινότητας του Ήλιου.

ΠΡΟΣΟΧΗ!!!  Οι φωτοσφαιρικοί πυρσοί δεν έχουν ως αίτιο δη-μιουργίας το αίτιο της κοκκίασης (μεταφορά υλικού προς τα πάνω), αλλά την ανάπτυξη  ισχυρού  μαγνητικού πεδίου (ενώ το μαγνητικό πεδίο του Ήλιου είναι περίπου 1 Gauss).

ΠΟΡΟΙ

 (Pores)

Οι πόροι  είναι  μικρές σκοτεινές περιοχές,  οι οποίες εμφανίζονται  στα δυτικά άκρα των μακρό-στενων πυρσών, καθώς το  φαινόμενο  εξελίσσε-ται. Στη συνέχεια έχουν τη δυνατότητα να εξελιχθούν σε κηλίδες. Οι πόροι είναι περιοχές που έχουν πολύ ισχυρά μαγνητικά πεδία, της τάξης των 1.500 Gauss.

 

 ΕΝΤΑΣΗ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟΥ ΠΕΔΙΟΥ   :  ≈ 1.500  Gauss

  ΔΙΑΜΕΤΡΟΣ    :1 - 5΄΄  του τόξου

ΗΛΙΑΚΕΣ  ΚΗΛΙΔΕΣ   ( Sunspots )

Οι κηλίδες είναι σκοτεινοί σχηματισμοί της φωτόσφαιρας με μέση έκταση 104 Km και χρόνο ζωής μικρότερο των 11 ημερών . Αυτές αποτελούνται από:

•  την σκιά  (ubra),  μία κεντρική περιοχή που είναι σκοτεινή εξαιτίας της κατά πολύ χα-μηλότερης, σε σχέση με την ηλιακή φωτόσφαιρα, θερμοκρα-σίας (περίπου 2.000 Κ χαμηλό-τερη).

•  την παρασκιά (penubra), μία λιγότερο σκοτεινή ζώνη που αποτελείται από δίκτυο φωτει-νών και σκοτεινών νημάτων  με  ακτινική διάταξη.

ΠΥΡΣΟΙ

ΠΟΡΟΙ

      ΚΗΛΙΔΕΣ

Το λιγότερο συγκεντρωμένο μα-γνητικό πεδίο των πυρσών –σε σχέση με αυτό των πόρων και των κηλίδων– επιτρέπει την έ-κλυση της ενέργειας, γι’ αυτό και οι πυρσοί είναι πιο λαμπροί.

Συγκριτική απεικόνιση κηλίδας και Γης υπό κλίμακα.

Οι κηλίδες παρουσιάζουν μαγνητικό πεδίο έντασης :

      

       3.000  –  4.000 Gauss

Mε το ισχυρό αυτό μαγνητικό πεδίο που αναπτύσσεται στην περιοχή (και που ενδέχεται να ξεπεράσει τα 4.000 Gauss), σχετίζεται μία σειρά φαινομένων που έχουν να κάνουν με τη ροή αερίων από την παρασκιά προς τη φωτόσφαιρα και τανάπαλιν (φαινόμενο Evershed).

Οι κηλίδες έχουν χαμηλότερη θερμοκρασία από τις γύρω περιοχές γιατί όπως πιστεύεται το πολύ ισχυρό μαγνητικό τους πεδίο παρεμποδίζει και εκτοπίζει τα ανοδικά ρεύματα της ζώνης μεταφοράς, με αποτέλεσμα  το θερμό πλάσμα από το εσωτερικό του Ήλιου να μη φθάνει στις περιοχές αυτές και έτσι να δείχνουν πιο σκοτεινές (λιγότερο λαμπρές)  με θερμοκρασία κατά 2.000Κ χαμηλότερη από τις γύρω περιοχές, και να δείχνουν σκοτεινές (εδώ κόκκινο για το θερμό και μπλε για το ψυχρό)

Οι κηλίδες έχουν χαμηλότερη θερμοκρασία από τις γύρω περιοχές γιατί όπως πιστεύεται το πολύ ισχυρό μαγνητικό τους πεδίο παρεμποδίζει και εκτοπίζει τα ανοδικά ρεύματα της ζώνης μεταφοράς, με αποτέλεσμα  το θερμό πλάσμα από το εσωτερικό του Ήλιου να μη φθάνει στις περιοχές αυτές και έτσι να δείχνουν πιο σκοτεινές (λιγότερο λαμπρές)  με θερμοκρασία κατά 2.000Κ χαμηλότερη από τις γύρω περιοχές, και να δείχνουν σκοτεινές (εδώ κόκκινο για το θερμό και μπλε για το ψυχρό)

Το σύστημα  των 2 κηλίδων μέσα στον πυρσό δείχνει να μετατοπίζεται πάνω στη φωτόσφαιρα, με την δυτική κηλίδα να προπορεύεται και την ανατολική ν’ ακολουθεί. Έτσι οι 2 κηλίδες χαρακτηρίζονται ως ΗΓΟΥΜΕΝΗ (Preceding or Leading) και ΕΠΟΜΕΝΗ (Following or Trailing) αντίστοιχα.

Τέλος δεν είναι σπάνιο το φαινόμενο της εμφάνισης και άλλων κηλίδων μέσα στον πυρσό, μικρότερου όμως μεγέθους, γεγονός που οδηγεί στο σχηματισμό μίας ομάδας κηλίδων.

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΠΕΤΑΛΟΥΔΑΣ ή ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ MAUNDER

Ο ρυθμός εμφάνισης των κηλίδων ακολουθεί τον 11ετή ηλιακό κύκλο ή κύκλο των κηλίδων (sunspot cycle). Στην αρχή του κύκλου αυτού οι κηλίδες σχηματίζονται σε μεγάλα ηλιογραφικά πλάτη (40ο) δηλ. κοντά στους ηλιακούς πόλους, ενώ κατά την εξέλιξη του κύκλου σχηματίζονται όλο και πιο κοντά τον ισημερινό· στο τέλος του κύκλου τον έχουν σχεδόν προσεγγίσει (5ο).

Στο διάγραμμα αυτό παρουσιάζεται η κατανομή των κηλίδων συναρτήσει του ηλιογραφικού πλάτους στη διάρκεια του ηλιακού κύκλου.

    

Ο σχετικός αριθμός των κηλίδων R (αριθμός  Wolf), που δίνει ένα μέτρο της δραστηριότητας τους, δίνεται από τη σχέση

           R = K (10g + f)

όπου   Κ = σταθερά

           f = o αριθμός των κηλί-              δων

           g = ο αριθμός των ομά-               δων κηλίδων

Φαινόμενα Δραστήριου Ήλιου

2. Χρωμόσφαιρα

Στη διπλανή εικόνα βλέπουμε ένα σχετικά μικρών διαστάσεων νήμα σε κοντινό πλά-νο, ενώ έχει προστεθεί η Γη υπό κλίμακα για να είναι δυνατή η σύγκριση των μεγεθών.

Τα νήματα μπορεί να είναι ήρεμοι σχη-ματισμοί, ή να παρουσιάσουν εκρηκτικό

    ΝΗΜΑΤΑ     -     ΠΡΟΕΞΟΧΕΣ

Επομένως τα νήματα και οι προεξοχές είναι ακριβώς ο ίδιος σχηματισμός. Εκείνο που αλλάζει είναι η προβολή του, γιατί όταν αυτά φωτογραφίζονται πάνω στον ηλιακό δίσκο δείχνουν σκοτεινά, ενώ όταν προβάλουν στον πέριξ του Ήλιου κατασκότεινο ουρανό δείχνουν φωτεινά.

Στην εικόνα έχουμε τη συγκριτική απεικόνιση μιας προεξοχής σε σχέση με το μέγεθος της Γης ώστε να γίνει αντιληπτό το μέγεθος του φαινομένου.

Οι προεξοχές όπως και τα νήματα μπορούν να παρου-σιάζουν πολλές φορές βίαιη συμπεριφορά ως απόρροια της αποσταθεροποίησης του μα-γνητικού πεδίου που υπο-βόσκει. Έτσι αυτές διακρίνο-νται ανάλογα με την ένταση και την ισχύ τους σε:

•          ήρεμες  (quiescents)

•          ενεργές ( actives)

ΗΡΕΜΕΣ ΠΡΟΕΞΟΧΕΣ    (Quiescents Prominences)

Οι ήρεμες προεξοχές είναι σταθεροί σχημα-τισμοί οι οποίοι προέρ-χονται από περιοχές δρά-σης όπου υπάρχουν κηλί-δες. Τα χαρακτηριστικά τους είναι:

ΘΕΣΗ: κάθετες στην η-λιακή επιφάνεια

ΧΡΟΝΟΣ ΖΩΗΣ:  μήνες

ΜΗΚΟΣ :  ≈ 200.000 Km

YΨΟΣ :                ≈ 500.000 Km

ΠΑΧΟΣ :   ≈     7.000 Km

ΕΝΕΡΓΕΣ  ΠΡΟΕΞΟΧΕΣ    (Actives Prominences)

Ο χρόνος ζωής τους είναι πολύ μικρός, αλλά μέσα στη μι-κρή αυτή διάρκεια κατορθώνουν ν’ α-ποδεσμεύσουν από τον Ήλιο τεράστια ποσά ενέργειας που εξαπολύουν στον χώρο του ηλιακού συστήματος.

Οι ενεργές προεξοχές (actives Prominences) είναι σχηματισμοί που παρουσιάζουν  βίαιες κινήσεις και γρήγορες μεταβολές. Εμφανίζονται σε κέντρα δράσης με υψηλή θερμοκρασία Τ όπου δημιουργούνται αστάθειες στο μαγνητικό πεδίο.

 ΧΡΟΝΟΣ ΖΩΗΣ :  μερικά λεπτά - ώρες

  

Πολλές φορές όμως οι προεξοχές ή τα πολύ επιμήκη νήματα προκύπτουν από περισσότερους από έναν τέτοιους σχηματισμούς, μέσα από την αλληλεπίδραση και την επανασύνδεση μαγνητικών δυναμικών γραμμών οι οποίες ανήκουν σε γειτονικά δίπολα. Δημιουργούνται τότε πολύπλοκοι σχηματισμοί, σαν αυτόν που φαίνεται στην παρακάτω προσομοίωση (DeVore, Antiochos, & Aulanier 2005).

ΕΚΛΑΜΨΕΙΣ ( Flares)

Tο φαινόμενο έχει τη βάση του στη ΦΩΤΟΣΦΑΙΡΑ, στο σχηματισμό των κηλίδων. Από τις περιοχές που βρίσκονται ανάμεσα σε 2 κηλίδες παρατηρείται κατά καιρούς έκρηξη με απότομη απελευ-θέρωση ενέργειας σε όλα τα μήκη κύματος, η οποία έχει ως απο-τέλεσμα μία αιφνίδια αύξηση της λαμπρότητας των περιοχών αυτών.

ΑΙΤΙΟ : αστάθεια μαγνητικού              πεδίου στις περιοχές  αυτές.

ΕΚΤΑΣΗ: επιφάνεια = 1019 cm2

ΔΙΑΡΚΕΙΑ : 20 min – 3 hours

ΕΝΕΡΓΕΙΑ : 1030  erg

ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ : στο ορατό            φάσμα, με ηθμούς σε μήκος κύματος της Ηα.       

Το γεγονός αυτό προκαλεί μεταξύ άλλων αυξήσεις στην ένταση της ραδιοακτινοβολίας. Επίσης, το φαινόμενο έχει ως αποτέλεσμα τη ροή υψηλής ενέργειας σωματιδίων (p+ , e-  και ελαφρών πυρήνων) προς τον διαπλανητικό χώρο, (δη-λαδή πρόκειται για σωμάτια που αναπτύσσουν σχετικιστικές τα-χύτητες). Τα σωματίδια αυτά  συμβάλλουν στη δημιουργία της κοσμικής ακτινοβολίας.

Η σωματιδιακή και ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που ελευθερώνεται, φτάνοντας στη Γη προκαλεί διαταραχές στο γήινο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο γνωστές ως ΜΑΓΝΗΤΙΚΕΣ ΚΑΤΑΙΓΙΔΕΣ και ΥΠΟΚΑΤΑΙΓΙΔΕΣ οι οποίες μεταξύ άλλων ευθύνονται για ΔΙΑΚΟΠΕΣ των ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ.

Ο μηχανισμός δημιουργίας μιας έκλαμψης

Βασίζεται στο φαινόμενο της μαγνητικής επανα-σύνδεσης. Καθώς τα μαγνητικά κορδόνια αναδύ-ονται στη φωτόσφαιρα από τη ζώνη μεταφοράς, όπως περιγράφεται από τη θεωρία του Babcock, δημιουργούν τους μαγνητικούς βρόχους (μαγνητικές δυναμι-κές γραμμές μέσα τις οποίες βρίσκονται παγιδευμένα φορτισμένα σωματίδια). Ορισμένοι από αυτούς κάτω από ειδικές συνθήκες συγκλίνουν και έτσι έρχονται σε επαφή τα αντίθετης πολικό-τητας τμήματά τους, σχηματίζοντας το χαρακτηρι-στικό «Χ» (X-point). Τότε αλληλεπιδρούν μαγνητι-κά και σπάνε σ΄ εκείνο το σημείο προκαλώντας μία έκρηξη. Ακολούθως, οι 2 εναπομείναντες βρόχοι ενώνονται μεταξύ τους με μία γέφυρα,  δημιουρ-γώντας ένα καινούργιο βρόχο (μαγνητική επανα-σύνδεσητων δυναμικών γραμμών), ενώ το αποκο-πτόμενο τμήμα  απελευθερώνει ένα τεράστιο ποσό ενέργειας, που διαφεύγει από τον Ήλιο με μεγάλη ταχύτητα.

Φαινόμενα Δραστήριου Ήλιου

3. Στέμμα

Στο μέγιστο της δράσης του Ήλιου, το στέμμα απλώνεται συμμετρικό γύρω από αυτόν και δείχνει αρκετά εκτετα-μένο, με τα κέντρα δράσης να απει-κονίζονται (στα μήκη κύματος των ακτί-νων X) ως συμπυκνώσεις  μεγαλύτε-ρης θερμοκρασίας, δηλαδή φαίνονται πολύ φωτεινά.

Στο ελάχιστο της δράσης του Ήλιου παρα-τηρείται (στα ραδιοκύματα) μια πλάτυνση του Ήλιου στο επίπεδο του ισημερινού του. Αυτό που συμβαίνει όμως στην πραγματικότητα είναι ότι η έκταση του στέμματος μειώνεται στους πόλους καθώς τα κέντρα δράσης συσ-σωρεύονται στον ισημερινό, με αποτέλεσμα το στέμμα να δείχνει πιο εξογκωμένο στα μικρά ηλιογραφικά πλάτη (στις περιοχές γύρω από τον ισημερινό).

Η μετάβαση του Ήλιου από το μέγιστο στο ελάχιστο διαρκεί 11,6 έτη και είναι γνωστή ως ενδεκαετής κύκλος (11ετής κύκλος). Κατά τη μετάβαση αυτή δημιουργούνται στον Ήλιο περιοχές με ασθενές μαγνητικό πεδίο, αφού οι μαγνητικές δυναμικές γραμμές που εξέρχονται από τον ένα πόλο δεν επιστρέφουν στον άλλο, γεγονός που προκαλεί την εμφάνιση σκοτεινών περιοχών στο στέμμα που καλούνται στεμματικές οπές.

Η μετάβαση του Ήλιου από το μέγιστο στο ελάχιστο διαρκεί 11,6 έτη και είναι γνωστή ως ενδεκαετής κύκλος (11ετής κύκλος). Κατά τη μετάβαση αυτή δημιουργούνται στον Ήλιο περιοχές με ασθενές μαγνητικό πεδίο, αφού οι μαγνητικές δυναμικές γραμμές που εξέρχονται από τον ένα πόλο δεν επιστρέφουν στον άλλο, γεγονός που προκαλεί την εμφάνιση σκοτεινών περιοχών στο στέμμα που καλούνται στεμματικές οπές.

Σε πολλές περιπτώσεις τα σωμάτια που συνιστούν τον ηλιακό άνεμο, κατά τη διαφυγή τους από τον Ήλιο συμπαρασύρουν μαγνητικές δυναμι-κές γραμμές.

διαταραγμένος ηλιακός άνεμος αποτελείται από ηλεκτρικώς φορτισμένα σωματίδια και πεδία που ταξιδεύουν με ταχύτητες της τάξης των  800 Km/sec.

ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ  ΗΛΙΑΚΟΥ ΑΝΕΜΟΥ

Όταν ο διαταραγμένος ηλιακός άνεμος εξαιτίας της έκτακτης ηλιακής δραστη-ριότητας φτάνει στα όρια της γήινης μαγνητόσφαιρας, εισέρχεται σε αυτήν, κάτω από ορισμένες συνθήκες, προκαλώντας έντονες διαταραχές στο μαγνητικό πεδίο και όχι μόνο, με αποτέλεσμα την εμφάνιση των μαγνητικών και ιονοσφαιρικών καταιγίδων. Απόρροια των παραπάνω είναι σοβαρά προβλήματα στις ραδιοεπι-κοινωνίες, ή ακόμα, εμφάνιση φαντασμαγορικών φαινομένων στην ορατή περιοχή του φάσματος  (σέλας).

Η στρωματοποίηση της γήινης ατμόσφαιρας. Το σέλας (aurora) δημιουργεί-ται στο στρώμα της ιονό-σφαιρας (Ionosphere).