Avaruussää ja Auringon aktiivisuusjakso: Aurinko oikuttelee Reko Hynönen Teoreettisen fysiikan syventävien opintojen seminaari / Kevät 2012 26.4.2012 1
Ekskursio avaruussäähän 1. Auringonpilkkusykli 2. Avaruussää: geomagneettiset myrskyt ja alimyrskyt 3. Aurinko pääosassa: koronan massapurkaukset, nopea aurinkotuuli ja kosmiset säteet 4. Aurinkosykli ja ilmiöt 5. Kokonaisuus 2
Auringonpilkkujen määrä on (eräs) Auringon aktiivisuuden mitta Auringonpilkkujakso Pilkkuja Auringonpilkkujen määrä noudattaa keskimäärin 11 vuoden sykliä Jaksot on numeroitu siten, että viimeinen sykli (1997-2009) on nro 23. Viimeinen sykli on ollut poikkeuksellisen pitkä Auringonpilkkuluvun vuosikeskiarvo Auringonpilkut jaksolla 23 3
Terminologiasta Rakkaalla lapsella on monta nimeä. Alimyrskyt ovat avaruussään vaikuttajina tärkeämpiä kuin myrskyt. Siksi niitä kutsutaan usein eri nimellä: Auroraaliset myrskyt Birkelandin myrskyt Korkean leveysasteen myrskyt Alimyrskyjä 4
Avaruusmyrskyt Maan magneettikentän fluktuaatioista suurimpia kutsutaan magneettisiksi myrskyiksi Myrskyn aikana ekvatoriaalinen rengasvirta kasvaa voimakkaasti. Rengasvirtaa kuvaa Dstindeksi*, jonka kynnysarvo 50 nt määrittelee pienimmän myrskytyypin. *Dst Disturbance storm time Indeksi määritetään näiden neljän magnetometrin mittausten avulla 5
Alimyrskyt Alimyrskystä on kyse, kun Maan magneettikenttään tulee plasmaa aurinkotuulen mukana. Alimyrskyt esiintyvät revontuliovaaleilla. Alimyrskyt eivät ole geomagneettisten myrskyjen osa, vaikka esiintyvätkin usein niiden yhteydessä ja ovat silloin voimakkaampia. Alimyrskyt ovat yleisempiä kuin myrskyt ja esiintyvät myös niistä itsenäisesti. 6
Tärkeimmät otukset Koronan massapurkaukset (CME, Coronal mass ejections) Nopea aurinkotuuli (HSS, High-speed streams) Kosmiset säteet (GCR, Galactic cosmic rays) 7
Koronan massapurkaukset (CME) Ilmiöistä voimakkaimpia ovat CME:t. Joskus ne osuvat Maahan. Poistuttuaan Auringosta niitä kutsutaan ICME:ksi, missä I = Interplanetary 8
Nopea aurinkotuuli Aurinkotuulenpuuskasta eli HSS:stä (High-speed stream) on kyse, kun aurinkotuulen nopeus kasvaa äkkinäisesti. Määritelmiä on useampia: 1. Erään mukaan kynnysarvona pidetään 700 km/s. 2. Toisen mukaan kynnysarvo tulee tuulen nopeuden kasvaessa vähintään 100 km/s vuorokauden sisään ja kestäen vähintään kaksi vuorokautta. 9
Kosmiset säteet Kosmisten säteiden observatorioita on ympäri maailmaa Säteet mitataan standardisti 9- NM-64-neutronimonitorilla, joka koostuu kolmesta verrannollisuusdetektorista Mittareilla mitataan *kaikki* kosmiset säteet, myös Auringosta lähtöisin olevat Yksi pidemmistä aikasarjoista löytyy Oulun yliopistolta, jolla mittareita on kolme Sodankylän observatoriossa. 10
11 11
12 12
13 12 13
14 14
15 15
16 16
17 17
Galaktisten säteiden 12-kk lkm-keskiarvo Auringonpilkkuluku # / min Alimyrskyjen (non-storm-time) 12-kk lkm-keskiarvo Auringonpilkkuluku # / kk 18
Nopean aurinkotuulen tapahtumien 12-kk lkm-keskiarvo Auringonpilkkuluku # / kk Geomagneettisten myrskyjen 12-kk lkm-keskiarvo Auringonpilkkuluku # / kk 19
Yhteenveto Geomagneettinen aktiivisuus kytkeytyy Auringon aktiivisuuteen. Myrskyjä ja alimyrskyjä eniten aktiivisuuden laskuvaiheessa. Maksimivaiheessa paljon koronan massapurkauksia. Tilastollisesti saadaan viitteitä kuoren alla olevasta rakenteesta. 20
Viitteet Dst-indeksin määrittävät observatoriot: kuva osoitteesta http://www.ingv.it/ufficio-stampa/research-areas/sunearth/fig1_en_dst.jpg Auringonpilkkudata sijaitsee osoitteessa http://sidc.oma.be/sunspot-data/ Kuvat tein Matlabilla Kuva Energetic particles in the Heliosphere osoitteesta: www.srl.caltech.edu/ace/cris_sis/scitech.html/images/ en_parts_helio.jpg Oulun kosmisten säteiden mittauslaitoksen kotisivut http://spaceweb.oulu.fi/projects/crs/ 21