Ska vi vara rädda för solen?

Transkript

1 Ska vi vara rädda för solen? Dan Kiselman Institutionen för astronomi Institutet för solfysik Lärardag i fysik 29 oktober 2014

2 UV-strålning från solen skadar huden.

3

4 Slottsskogsobservatoriet, Göteborg

5 Richard C. Carrington ( ) observerar solen torsdagen den 1 september 1859 Richard Hodgson såg den också!

6 Norrsken 2 september 1859

7 R.C. Carrington: ewe One swallow does not a summer make.

8 Vad hände 1859? Låt oss bena ut fenomenen. Men först en gnutta plasmafysik.

9 Magnetfält laddade partiklar i rörelse (ström) skapar magnetfält + laddade partiklar i rörelse böjs av i ett magnetfält En laddad partikel färdas i spiral längs fältlinjerna. Fältlinjerna är inte fysiska objekt! Krångligt, men några approximationer kan ge användbara bilder.

10 Om oändlig konduktivitet. (noll resistans) plasma plasma plasma plasma Fältlinjerna är infrusna i plasmat. Fältlinjerna beter sig lite grann som gummiband.

11 Rekonnektion (omkoppling) Om motriktade fält kommer nära varandra... Omkoppling

12 Solens magnetfält Genereras någonstans i solens inre. Inuti solen dominerar plasmats rörelser över magnetfältet. I solens övre atmosfär dominerar magnetfältet över plasmat.

13 SST på La Palma

14 NASA/ TRACE

15 Utsändning av ljus av alla våglängder, till och med gamma-strålning från kärnreaktioner. Benz, Living reviews in solar physics Är det verkligen så här? Ett viktigt problem: Vi kan inte mäta magnetfälten i koronan och ute i solvinden om vi inte är på plats.

16 Flares (flammor, bloss?) Kan synas i alla våglängder alltid i UV & H-α vitt ljus i extrema fall (Carrington!) > 1025 J, tidskala timmar (L =3, W) Rekonnektion i koronan, upphettning till >10 MK, också icke-termiska partikelstrålar NASA/SDO/AIA Laddade partiklar bombarderar kromosfären upphettning och expansion heta bågar Magnetisk energi termisk energi

17 Koronamassutkastningar Coronal mass ejections (CME) Varannan dag vid aktivitetsminimum Flera om dagen vid maximum kg (som en sjö) km/s, når jorden på några dygn Kan ibland vara flare-associerade Magnetisk energi kinetisk energi ESA/NASA SoHO

18 En magnetisk substorm Koronamassutkas tning eller by i solvinden (magnetfältets riktning viktig!) Rekonnektion i svansen Norrskensovalen går söderut Varierande magnetfält märks på kompassnålar och kan inducera strömmar på jorden Kinetisk energi elektromagnetisk energi NASA/Goddard Space Flight Center - Conceptual Image Lab

19 Dagar att minnas år 775: Vad hände? aug/sep 1859: The Carrington Event maj 1921: Karlstad telegrafstation brinner upp mars 1989: strömavbrott i Quebec 14 juli 2000: Bastille day 2003: Halloween-veckan 23 juli 2012: Carrington-klass CME missar jorden

20 ESA/NASA SoHO EIT 195Å

21 ESA/NASA SoHO LASCO3 synligt ljus koronamassutkastningar

22 NASA/STEREO A 23 juli 2012: CME i Carrington-klass träffar STEREO A v = 3000 km/s Baker: Risk att något liknande träffar jorden inom 10 år = 12%.

23 CME 23 juli 2012 NASA's Scientific Visualization Studio

24 Simulering av en hyggligt kraftig CME från december 2006 NASA's Scientific Visualization Studio

25 Simulering av en CME i Carrington-klass NASA's Scientific Visualization Studio

26

27 Mycket kraftiga utbrott Effekter på jorden av stor flare + koronamassutkastning 1. Röntgen (8 min): joniserar övre atmosfären, påverkar radiokommunikation 2. Protonstorm (timmar): risker för människor i rymden (flyg) och satelliter 3. Koronamassutkastning (dygn, ju snarare desto värre): geomagnetiska stormar, risker för kraftöverföring, signalsystem, mm

28 Var rädd för Halo-CME Flera CME i följd Snabb CME Magnetfältet i CME motriktat jordens

29 Men... Det finns beredskap! Solen följs hela tiden: SDO, SoHO, STEREO... ACE känner av solvinden och ger 30 min förvarning. Skadorna kan minskas betydligt vid förebyggande åtgärder. (Koppla ner elnätet...)

30 Det kan bli värre

31 Ett snitt genom solen Konvektionszonen Strålningszonen Kärnan H He jorden

32 Solens livslinje NASA/ESA HST miljarder år NASA/ESA HST 0 4,6 5,6 6, ,3 solen och jorden bildas nu vätet slut i centrum röd jätte vit dvärg 0,7 1,0 1,1 uteffekt 1,2 1,8 4170

33 Skalet med väteförbränning och Hekärnan innanför är så små att de inte kan upplösas. En hundratusendel av den röda jättens radie eller 2-3 % av solens nuvarande radie.

34 solen idag Solen som röd jätte

35 Solens storlek som röd jätte jordbanan Schröder & Smith (2008)

36 jordbanan De sista ljuva åren

37 Solens livslinje NASA/ESA HST miljarder år NASA/ESA HST 0 4,6 5,6 6, ,3 solen och jorden bildas nu vätet slut i centrum röd jätte vit dvärg 0,7 1,0 1,1 uteffekt 1,2 1, snöboll eller? Problemet med den svaga solen. oceanerna avdunstar vattnet borta slukas?

38 Sammanfattning Solär-terrest växelverkan komplicerad Solstorm = flare och/eller koronamassutkastning Kan ställa till med problem för vår teknologi och civilisation. Det finns beredskap! Solen kommer obönhörligen att förstöra jorden om 7 miljarder år. NASA/SDO Kanske slukas jorden, kanske inte. Redan om ca 1 miljard år blir jorden för het för liv.