Spektakulære begivenheter knyttet til magnetfelt i det nære verdensrommet Fysikermøtet 2003 Kjartan Olafsson og Rune Stadsnes, Fysisk institutt, Universitetet i Bergen

Vi skal se nærmere på magnetfeltet på sola og jorda

Strukturen til sola Kjernen Strålingssonen Konveksjons-sonen Her dannes energien Kjernereaksjoner omdanner hvert sekund ca. 700 millioner tonn hydrogen til helium Strålingssonen Her transporteres energien ved stråling Strålingsfotonene bruker ca. 1 millioner år på å komme seg vekk fra sola! Konveksjons-sonen Her transporteres energien ved konveksjon (som en kokende suppe); varme blir transportert til overflaten på sola (fotosfæren) Fotosfæren er det området vi ser fra jorda

The black circle divides two images. Solas korona Koronaen er området like over soloverflaten. Mens overflatetemp. er 5,000o Celsius er temperaturen i koronaen rundt 2 millioner grader. Det som gir denne store temperatur-økningen er ett av de store mysteriene innen solfysikken. 5,000 o C 2,000,000 o C Corona Solar interior Surface The black circle divides two images.

Jordas magnetfelt Både en stavmagnet, jorda og sola er omgitt av magnetfelt. Jordens magnetfelt ligner sterkt på et dipolfelt, mens solas magnetfelt er svært irregulært.

Solas rotasjon Omdreiningstiden er ikke like stor over hele sola. Dette kommer av at sola består av gass og at de ulike gasslagene kan bevege seg i forhold til hverandre. Nær solas ekvator er omdreiningstiden ca. 25,5 dager; ved 60o bredde er den ca. 32 dager, og nær polene enda lengre.

Sola består av ionisert gass - plasma Den ioniserte gassen leder elektriske strømmer veldig lett og magnetfeltet blir bundet til plasmaet. Dersom gassen beveger seg, følger magnetfeltet med. Dette kalles innefrosset magnetfelt. La oss tenke oss at magnetfeltet, eller magnetfeltlinjene, opprinnelig går rett nord-syd like under solas overflate.

Årsaken til solflekker? Ettersom ekvatorområdene drar fra polene, blir magnetfeltet dratt ut ved ekvator. Ettersom sola gjør flere og flere omdreininger, blir feltet viklet tettere og tettere rundt sola. Styrken på magnetfeltet øker som følge av dette, og til slutt blir magnetfeltet stedvis så kraftig at det ”flyter” helt opp til sol-overflaten. Dermed oppstår solflekker.

Solflekker er ”mørke” områder på sola Antallet solflekker når et maksimum hvert 11. år.

Solflekker har lavere temperatur Mørke områder (umbra, penumbra) pga lavere temperatur Sterke magnetiske felt hindrer konveksjonen Lyst og mørkt i denne magnetiske kartleggingen av sola indikerer konsentrerte områder med intense magnetfelt Tett på en solflekk

Konveksjon på sola Solflekkene kommer der det er ekstra sterkt magnetfelt Sterke magnetfelt kan hindre konveksjon og dermed tilstrømming av varmt plasma Solflekkene er derfor kaldere enn omgivelsene

Solflekkpar Solflekker kommer ofte i par med motsatt polaritet De er knyttet sammen via magnetfeltlinjer Disse magnetfeltlinjene kan bli “forvrengte” og kan gi opphav til utbrudd på sola

Sola er sterkt påvirket av magnetiske krefter De lyse aktive områdene har lukkede magnetiske feltlinjer (oransje) De røde pilene viser åpne magnetfeltlinjer som unnslipper ved polene De grå pilene representerer solvind- partikler som bærer med seg feltlinjer

“Reconnection” er sammenkobling av magnetfelt

Magnetfeltet ved solas overflate

Koronaens temperatur – mulig forklaring Reconnection er antatt mekanisme for oppvarming av koronaen til temperaturer over 1 million grader

Enorm flare på sola Magnetisk reconnection forårsaker en enorm energiutladning i flareutbruddene

CME – Coronal Mass Ejection

Solvinden og solas magnetfelt påvirker jordas omgivelser Solvinden er en konstant strøm av partikler i alle retninger fra sola Temperatur på over 1 million grader gjør at partikler fra solas korona kan unnslippe sola og dens gravitasjonskraft Hastighet på ca. 450 km/s (eller mer); bærer også med seg et magnetfelt. Trykkbalanse mellom solvinden og jordas magnetfelt bestemmer posisjonen for magnetopausen

Utbrudd på sola fra den største solflekkgruppen på 10 år 29. mars 2001 ble det observert en flare og en CME på sola Nordlys ble observert sør i Europa ALASKA (Zimmerman) Nice (Benvenuto)

Solvinden blir avbøyd ved magnetopausen

Solvindpartiklene har ikke nok energi til å produsere et slikt praktfullt nordlys, men …

Sammensmelting av magnetfeltlinjer

2000: Cluster-satellittene

Hva ser vi i målingene fra Cluster?

Nordlys fra POLAR/UV

Nordlys over Jupiter

Naturen er fascinerende!