Nap forgása

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. június 12-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 3 szerkesztést igényelnek .

A Nap forgásának paraméterei ( eng.  Solar rotation ) a hely szélességétől függenek. A Nap nem szilárd test, gáznemű plazmából áll . A különböző szélességi fokon lévő pontok különböző periódusokkal forognak, vagyis a Nap forgása differenciális . A differenciális forgás oka jelenleg a napcsillagászat egyik kérdése [1] . A forgási sebesség a Nap egyenlítőjénél a legnagyobb (szélesség = 0° ), és a pólusok felé haladva csökken. A Nap forgási periódusa az egyenlítőn 25,34 nap, a sarkoknál közel 38 nap.

Forgatási egyenlet

A differenciális forgási sebesség az egyenlettel írható le

ahol ω a napi fokban kifejezett szögsebesség, φ a szélesség, A, B és C állandók. Az A, B és C értékei az alkalmazott mérési módszertől és a megfigyelési időszak hosszától függően változnak. [2] Jelenleg a következő átlagokat használják [3] :

nap, nap, nap

Oldalirányú forgatás

Az Egyenlítőnél a Nap forgási ideje 24,47 nap. Ezt az értéket sziderális forgási periódusnak nevezik, és nem szabad összetéveszteni a szinodikus forgási periódussal, amely 26,24 nap, és azt az időtartamot jelenti, amely után a Földön tartózkodó megfigyelő számára a Nap felszínének egy részlete megismétli pozícióját. A szinódikus periódus meghaladja a sziridikus periódusot, mivel amikor a részlet helyzete a felszínen ismétlődik, a Nap nemcsak egy fordulatot, hanem egy kis további szöget is beiktat, kompenzálva a Föld elmozdulását a pályáján. Megjegyzendő, hogy az asztrofizikai szakirodalomban az egyenlítői forgási periódus általában nem használatos, helyette a Carrington-forgást határozzák meg: a forgási szinodikus periódus 27,2753 nap, a sziderális periódus 25,38 nap. Az időszak ilyen értékei az Egyenlítőtől északra vagy délre 26°-os szélességi körön belüli közvetlen forgásnak felelnek meg, amely jellemző érték arra a régióra, ahol a napfoltok és az időszakos naptevékenység megnyilvánulásai előfordulnak. Az északi ekliptika pólusáról nézve a nap az óramutató járásával ellentétes irányban forog. Ha valaki a Föld északi pólusán van, akkor úgy tűnik neki, hogy a napfoltok balról jobbra mozognak a Nap korongján.

Bartels szám

A rotációs Bartels-szám egy sorszám, amely a Földről megfigyelve a Nap fordulatszámát jellemzi. A naptevékenység visszatérő vagy változó megnyilvánulásainak nyomon követésére szolgál. Feltételezzük, hogy minden egyes rotáció 27 napig tart, ami közel áll a Carrington szinódikus időszakhoz. Julius Bartels 1832. február 8-át vette a forradalmak számának kiindulópontjának. A fordulatok sorszáma egyfajta naptár lehet, amely összhangban van a szoláris és geofizikai paraméterek ismétlődési periódusaival.

Carrington forgatás

A Carrington-forgatás egy olyan rendszer, amely a Nap felszínén lévő elemek helyzetét bizonyos időintervallumban elválasztva egyezteti, amely lehetővé teszi a napfoltok vagy kitörések csoportjainak evolúciójának nyomon követését.

Mivel a szoláris forgási paraméterek a szélesség, a rétegmélység és az idő függvényében változnak, az ilyen összehasonlítási rendszerek hozzávetőlegesek. A Carrington-forgásmodell esetében a Nap forgási periódusát 27,2753 napnak vesszük. Egy ilyen rendszerben a Nap minden forradalmának megvan a maga száma, melynek kezdete 1853. november 9. (A Bartel-szám [4] is hasonló séma szerint épül fel, de a forradalom idejét 27 napnak vesszük, a kiindulópont 1832. február 8.)

A Nap felszínén lévő részlet heliográfiai hosszúsága megfelel az objektum és a középső meridián közötti szögtávolságnak, vagyis a Naptól a Földig tartó vonalhoz. Egy alkatrész Carrington hosszúsága a Carrington által meghatározott fix ponttól mért szögtávolság .

Richard Carrington az 1850-es években alacsony szélességi körök napfoltjaiból határozta meg a Nap forgási sebességét, és a Nap sziderális periódusát 25,38 napra becsülte. Az oldalirányú forgást a távoli csillagokhoz viszonyítva mérik, de mivel a Föld a Nap körül kering, egy földi megfigyelő számára a Nap forgási periódusa 27,2753 nap lesz.

Lehetőség van olyan diagram összeállítására, amelyen a napfoltok hosszúsága a vízszintes tengelyen, az idő pedig a függőleges tengelyen van ábrázolva. A hosszúságot a központi meridián áthaladásához szükséges időtől mérik, és a Carrington-forgási modellen alapul. Ha egy ilyen diagramon minden fordulat után felrajzoljuk a napfoltok helyzetét, akkor a legtöbb új pont szigorúan alacsonyabb lesz, mint az előző fordulatok pontjai. Hosszú időn keresztül kisebb jobbra vagy balra eltolódások lehetségesek.

Napfoltok használata a forgás mérésére

A forgási modellben szereplő állandókat a Nap felszínének különböző részeinek mozgásának mérésével határozták meg. A legismertebb ilyen jellemzők a napfoltok. Bár a foltokat ősidők óta megfigyelték, csak a távcső feltalálásával derült ki, hogy a Nappal együtt forognak, így a Nap forgási periódusa meghatározható. Thomas Harriot angol felfedező valószínűleg az első, aki távcsövön keresztül figyelt meg napfoltokat, amint azt egy 1610. december 8-án kelt jegyzetfüzet vázlatai is bizonyítják. A foltokat több hónapon keresztül szisztematikusan megfigyelő Johann Fabricius megfigyelésének eredményeit 1611 júniusában tették közzé „De Maculis in Sole Observatis, et Apparente earum cum Sole Conversione Narratio” („A Napon megfigyelt foltok leírása”) címmel. és látszólagos forgásuk a Nappal együtt). Ez a munka tekinthető a Nap forgásának első megfigyelési bizonyítékának. Christopher Scheiner („Rosa Ursine sive solis”, 4. könyv, 2. rész, 1630) volt az első, aki megmérte a Nap forgását az egyenlítőnél, és észrevette, hogy a nagy szélességi körökön a forgás lassabb, mint az alacsony szélességeken, ezért Scheiner tekinthető. a Nap felfedezői differenciális forgása.

Minden mérés az előzőektől némileg eltérő eredményt ad, ami standard hibát eredményez (+/- után felsorolva). Valószínűleg S. John (1918) volt az első, aki publikált becsléseket gyűjtött össze a Nap forgási sebességéről, és arra a következtetésre jutott, hogy az eredmények különbségét nehéz csak megfigyelői hibákkal és a Nap lokális perturbációival magyarázni; Valószínű, hogy a különbségek a forgási sebesség változásaiból adódnak. Hubrecht (1915) rámutatott, hogy a Nap két féltekéje némileg eltérően forog. A magnetográfiai adatok tanulmányozása az egyenlítőn 26,24 napos, a sarkokon közel 38 napos szinódikus periódusot adott. [5]

A Nap belső forgása

A helioseizmológia korszaka , a Nap rezgésének tanulmányozása előtt nagyon keveset tudtak a Nap belső forgásáról. Feltételezték, hogy a differenciális felületi forgási profil a Nap belső részéig terjed. [6] A helioseizmológia szerint ismert, hogy a Nap forgása nem ezt a mintát követi. Forgási profilt kaptunk; a felszínen a Nap lassabban forog a sarkokon és gyorsabban az egyenlítőn. Ilyen forgási mechanizmus a konvektív zónában is létezik. A tachocline régióban a forgási mód hirtelen merev test forgására változik a sugárzási átviteli régióban . [7]

2021-ben a japán Fugaku szuperszámítógép pontosan szimulálja a termikus konvekciót és a mágneses teret a Nap belsejében, ami ennek eredményeként reprodukálja annak differenciális forgását. Példátlanul nagy felbontású szimulációt sikerült elérni. A szimuláció 5,4 milliárd pontot használt fel, és képes volt reprodukálni a Nap differenciális forgását gyors egyenlítővel és lassú pólusokkal. A korábbi számítások alapján azt feltételezték, hogy a konvekciós zónában a mágneses energia kisebb, mint a turbulensé, és másodlagos szerepet játszik. Mostanra azonban megváltozott a Nap belsejének képe - a modell erős mágneses tereket mutatott, amelyek energiája több mint kétszerese a turbulencia energiájának. Emellett a tudósok azt találták, hogy a mágneses tér fontos szerepet játszik a Nap differenciális forgásának létrehozásában és fenntartásában. [8] [9] [10]

Jegyzetek

  1. ↑ Zell, Holly napforgása szélesség szerint változik . NASA (2015. március 2.). Letöltve: 2019. február 14. Az eredetiből archiválva : 2019. április 1..
  2. ↑ Beck, J. A differenciális forgásmérések összehasonlítása  //  Solar Physics. - 2000. - Vol. 191 . - P. 47-70 . - doi : 10.1023/A:1005226402796 . — .
  3. ↑ Snodgrass, H.; Ulrich, R. Rotation of Doppler Features in the Solar photosphere  //  The Astrophysical Journal  : Journal. - IOP Publishing , 1990. - Vol. 351 . - P. 309-316 . - doi : 10.1086/168467 . - .
  4. ↑ Bartels, J. (1934), Twenty-7 Day Recurrences in Terrestrial-Magnetic and Solar Activity, 1923-1933 , Terrestrial Magnetism and Atmospheric Electricity T. 39 (3): 201-202a , DOI 10.310920/TE010920 
  5. ↑ 5. Astronomy and Astrophysics, vol. 233. sz. 1, 1990. július, p. 220-228. http://adsabs.harvard.edu/full/1990A%26A...233..220S Archiválva : 2019. április 12. a Wayback Machine -nél
  6. ↑ Glatzmaier, G. A. Csillagkonvektív dinamók numerikus szimulációi III. A konvekciós zóna  alján //  Napfizika : folyóirat. - 1985. - 1. évf. 125 . - P. 1-12 . - doi : 10.1080/03091928508219267 . - . Az eredetiből archiválva : 2020. január 26.
  7. ↑ Christensen-Dalsgaard J.; Thompson, MJ The Solar Tachocline: A tachocline  megfigyelési eredményei és kérdései . - Cambridge University Press , 2007. - P. 53-86.
  8. ↑ Kiderül a Nap differenciális forgásának titka - In-Space . Letöltve: 2022. február 24. Az eredetiből archiválva : 2022. február 24..
  9. ↑ Japán szuperszámítógép megoldja a nap forgási rejtélyét - World Today News . Letöltve: 2022. február 24. Az eredetiből archiválva : 2022. február 24..
  10. ↑ Kiderül a Nap differenciális forgásának titka . Letöltve: 2022. február 24. Az eredetiből archiválva : 2022. február 24..

Irodalom

Linkek

 Nap
Szerkezet Fénykép a Napról a spektrum ultraibolya tartományában, "hamis színekkel" ábrázolva. A Solar Dynamics Observatory szerezte.
Légkör
Kiterjesztett
szerkezet
A Naphoz kapcsolódó
jelenségek
Kapcsolódó témák
Spektrális osztály : G2