Saulė

Turinys:

1. Įžanga

2. Liepsnos

3. Saulės blyksnių poveikis žemei

4. Aktyvūs rajonai

5.Ar saulė yra kintanti žvaigždė?

6.Saulės dėmių skaičiaus kitimai

7. Saulės kitimai ir Žemės klimatas

Įžanga

Vienas įspūdingiausių reiškinių Saulės vainike, tai iškyšuliai. Per amžius šie iškyšuliai buvo stebimi teleskopais Saulės užtemimų metu, kur jie pasirodydavo raudoni, ugnies pavidalo protuberantai iškildami aukštai virš Saulės. Kai kurie, ramieji protuberantai gali kyboti daug valandų, dienų ir net savaičių, pakilę virš Saulės paviršiaus dešimtis tūkstančių kilometrų. Kiti, aktyvesni protuberantai iškyla į viršų arkos pavidalu, kuri lėtai banguoja aukštyn žemyn. PPanašūs, tačiau rečiau išsiveržiantys protuberantai pasirodo išmesdami karštų dujų čiurkšles nuo 700km/s iki 1300km/s greičiu į Saulės

vainiką. Kai kurie protuberantai pasiekia 1mln. Kilometrų aukštį virš fotosferos.

Protuberantai dažnai susiję su stambiomis Saulės dėmių grupėmis. Laikosi tarp skirtingų magnetinių polių. Protuberantų išsiveržimas priklauso nuo Saulės vainiko aktyvumo. Protuberantai gali būti kaip simptomai neramumų, kurie vėliau įtakoja žemės magnetinį lauką.

Liepsnos

Pats įdomiausias įvykis Saulėje, tai Saulės blyksėjimai. Paprastai blykstelėjimas vyksta nuo 5 iki 10 minučių ir energijos išskiria sulyg milijonu vandenilinių bombų. DDidžiausias blyksnis tęsiasi iki kelių valandų ir jo energijos užtektų aprūpinti elektros energija visas Jungtines Amerikos valstijas 100 000 metų.

Detaliai šis procesas nėra išnagrinėtas, tačiau manoma, kad tai sukeliama didelio energijos kiekio, kuris atsiranda dėl magnetinių laukų viršutiniuose Saulės ssluoksniuose. Jau išanksto pastebimi maži blykstelėjimais kelis kartus per dieną, kur vyks dideli išsiveržimai. Didesni išsiveržimai gali vykti toje pačioje vietoje kartą per kelias savaites. Ir kas tai bebūtų, energijos išskiriama tiek, kad tai daro didelę įtaką žemei.

Blyksniai dažnai stebimi infroraudonųjų spindulių pagalba, tačiau matomas spinduliavimas yra tik dalelė to kas vyksta Saulės blyksnio metu. Sprogimo metu materija įkaista iki 107 K. Tokioje temperatūroje išmetamas didelis kiekis Rengeno spindulių ir labai trumpų ultravioleto bangų. Kartu išmetamos elektringos dalelės, pagrinde protonai ir elektronai, kurie išlekia į Saulės sistemą 500 -1000km/s greičiu.

Saulės blyksnių poveikis Žemei

Pats akivaizdžiausias poveikis Žemei, tai šiaurės pašvaistė. 1989m milžiniško blyksnio , kuris įvyko Saulės aktyvumo maksimumo metu, padariniai buvo matomi net Arizonoje (pietuose 320 ) – ttai aiški

pašvaistė. Paprastai pašvaistė pasirodo Žemės poliuose, nes įkrautos dalelės linkusios patekti į atmosferą per magnetinius laukus ir prasiskverbia į žemiausią aukštį per polius. Tik kartais pašvaistės pasirodo JAV pietuse. Įkrautos dalelės sąveikauja su žemės magnetiniu lauku ir jį keičia. Žemės magnetinio lauko pasikeitimai priverčia keisti elektros srovę. Labiausiai tai įtakoja ilgus elektros laidus. Saulės blyksniai gali sukelti net ir gaisrą elektrinėse. Kaip tik dėl šios priežasties 1989 vasarį dalis Montrealo ir Quebeco provincijų liko be elektros energijos. Žmonės mmato kartais ir dar keistenius įvykius: automatinės garažų durys atsidaro be priežasties, ar sutrinka telefono linija.

Padidėjas ultravioleto ir Rengeno spindulių kiekis gali pakenkti atmosferai (ypatingai jonosferos sluoksniui.). Radiobangų ir trumpųjų radiobangų perdavimas gali būti nutrauktas. Tais pačiais, 1989 metais radio ryšio nebuvo 24 valandas.

Trumposios radiacijos bangos išsiskyrusios blyksnio metu įkaitina išorinę atmosferos dalį. 1981m labai didelis blyksnis buvo pastebėtas šatlo “Columbia” skrydžio metu. Astronautai skrydžio metu atlikę bandymus nustatė, kad blyksnis, kuris vyko 3 valandas įkaitino žemės atmosferą 260 metrų aukštyje iki 2200 K, kai tuo tarpu normaliai temperatūra būna 1200K. To padariniai labai įvairūs. Įkaitus atmosferai ji išsiplėčia ir pasiekia skriejančius palydovus, kurie dėl padidėjusios trinties priartėja prie žemės, nusileidžia į žemesnį aukštį. Didelius nuostolius teko patirti 1989m. kai dėl atmosferos plėtimosi iš 19 000 objektų skriejančių aplink žemę neteko 11 000. Per tokius blyksnius ir atmosferos plėtimasį netenkama daug palydovų, kurie dėl šios priežasties nusileidžia į žemesnį aukštį kur jie sunaikinami dėl trinties į atmosferą.

Saulės aktyvumas yra kritinis faktorius skaičiuojant palydovų ir kitų skraidančių objektų tarnavimo laiką. Blyksniai taip pat gali pakenkti astronautams , jei jie tuo metu keliautų į Marsą. Akivaizdu, kad būtų naudinga nustatyti kada Saulė pasieks savo aktyvumo maksimumą, ir kada įvyks blyksnis. Astronomai sskiria labai daug dėmesio tam, tačiau kaip bebūtų jiems nepavyksta tiksliai nustatyti kad tai įvyks.

Aktyvūs rajonai

Saulės dėmės, blyksniai ir šviesūs rajonai Saulės chromosferoje ir vainike pasirodo kartu. Visų jų ilguma ir platuma sutampa, tačiau jų aukščiai Saulės atmosferoje skirtingi. 1989m vasarą blyksnis pasirodė toje vietoje, kur buvo didelė grupė Saulės dėmių. Tokios nepaprastos vietos Saulėje vadinami aktyviais rajonais. Kol mes nežinome dėl ko susiformuoje tokie rajonai, mes nežinome, ar būtent tai sukelia stiprų magnetinį lauką. Saulės dėmių maksimumo metu, protuberantai , blyksniai ir stiprūs magnetiniai laukai pasirodo dažniau, jų pasirodymas yra pusiauregulerus ciklas – 22 metai. Saulės ciklas labai glaudžiai susijęs su magnetizmu Saulėje . Ir tik besikeičiantis Saulės magnetinis laukas apsaugo nuo daugelio kitų Saulės galimų veiksnių. Nors astronomai turi nemažzi žinių apie Saulės magnetinį lauką, vis dar lieka daug nežinomybės.

Ar Saulė yra kintanti žvaigždė?

Saulė yra vienas iš keleto tikrai pastovių objektų mūsų kasdieniniam gyvenime. Ji kyla tiksliai laiku, kurį galime tiksliai apskaičiuoti. Kiekvieną dieną ji išskiria pastovų energijos kiekį į Žemę šildydama ją ir palaikydama gyvybę. Bet ar iš tiesų Saulė pastovi? Diena iš dienos, metai po metų ir t.t.? O gal jos išskiriama energija kinta ? Ar šie kitimai yra pakankamai dideli, kad įtakotų žemės kklimatą?

Mes jau žinome, kad visos Saulės išskiriamos energijos kiekio pakitimai, jeigu jie egzistuoja, bus nepastebimi, neapčiuopiami. Gyvybės egzistavimas žemėje rodo , kad paskutiniu metu nebuvo didesnių klimato pokyčių. Tačiau yra vis daugiau įrodymų, kad ilgalaikiai Saulės skleidžiamos energijos pokyčiai turi įtakos žemei.

Saulės dėmių skaičiaus kitimai

Astronomai ištyrė istorinius įrašus, kad nustatytų Saulės dėmių kitimą ilgesniais intervalais nei 11-12 metų ryšium su Saulės aktyvumo ciklu. Yra įrodymų , kad vidutinis Saulės dėmių skaičius buvo žymiai mažesnis 1645-1715m. negu dabar. Šį ypatingai žemo aktyvumo intervalą pirmas pastebėjo Gustav Sporer 1887m. ir E.W. Maunderis 1890m. ir dabar jis vadinamas Maunderio minimumu. Saulės dėmių skaičius per pastaruosius 4 amžius kito (13.20 pav.). Pagal paveikslėlyje pateiktus duomenis matosi, kad pirmoje pusėje 19 amžiaus Saulės dėmių skaičius taip pat buvo šiek tiek

mažesnis negu dabar. Šis periodas vadinamas mažuoju Maunderio minimumu.

Kai Saulės dėmių skaičius yra didelis, Saulė yra aktyvi ir daugeliu kitų atvejų, taip pat šis aktyvumas tiesiogiai veikia Žemę. Kaip matėme pašvaistes iššaukia įkrautos dalelės iš Saulės žemės magnetosferoje. Energetiškai įkrautos dalelės greičiausiai išmetamos iš Saulės, kai Saulė yra aktyvi ir dėmių skaičius yra didelis. Tarp Saulės dėmių skaičiaus ir pašvaisčių pasirodymo dažnumo yra stiprus ryšys. Istoriniai apskaičiavimai rodo, kad pašvaisčių aktyvumas buvo nenormaliai

žemas keleto dekadų metu, Maunderio minimumo periode.

Geriausias kiekybinis ilgalaikių Saulės aktyvumo kitimų įrodymas ateina iš radioaktyvios anglies C14 izotopo tyrinėjimų. Žemė yra pastoviai bombarduojama kosminių spindulių, kurie yra didelę energiją turinčios dalelės, tame tarpe protonai ir sunkesniųjų elementų branduoliai. Kosminių spindulių apimtis iš kitų šaltinių (be Saulės) pasiekiančių viršutinius atmosferos sluoksnius priklauso nuo Saulės aktyvumo. Kai Saulė yra aktyvi, įkrautos dalelės lekia tolyn nuo Saulės į Saulės sistemą, nešdamos stiprų Saulės magnetinį lauką kartu su savimi.Šis magnetinis laukas saugo Žemę nnuo ateinančių kosminių spindulių. Žemo aktyvumo metu, kai Saulės magnetinis laukas yra silpnas didesnis kiekis kosminių spindulių pasiekia Žemę.

Kai energetinis kosminių spindulių dalelės pasiekia viršutinę atmosferą, jos sukelia keleto skirtingų radioaktyvių izotopų atsiradimą (pasigaminimą). Vienas iš tokių izotopų yra C14 , kuris gaunamas kai azotas yra veikiamas didelės energijos- kosminių spindulių. C14 pasigaminimo laipsnis yra didesnis , kai Saulės aktyvumas yra mažesnis ir Saulės magnetinis laukas neapsaugo žemės nuo kosminių spindulių.

Dalis radioaktyvios anglies yra anglies dioksido molekulių sudėtyje, kurios ggaliausiai pereina į medžius fotosintezės metu. Matuojant radioaktyvios anglies kiekį medžių rievėse, mes galime apskaičiuoti istorinius Saulės aktyvumo lygius. Vizualinį Saulės dėmių skaičiaus skaičiavimų korialecija su anglies – 14 skaičiavimais per paskutinius 300 metų rodo, kad Saulės aktyvumas iš tikrųjų yyra pagrįstas. Kadan gi anglies dioksido molekulės absorbavimas iš atmosferos ar vandenyno į augalus užtrunka apie 10 metų, tai ši technika negali duoti rezultatų apie 11 metų Saulės ciklą. Ji gali būti naudojama ilgalaikių (virš kelių dekadų) pokyčių saulės aktyvumo stebėjimui.

Anglies 14 kiekio matavimai medžių rievėse dabar pasiekė apie 8000 metų į praeitį. Šio laikotarpio eigoje buvo Saulės aktyvumo pokyčių ir Saulė tam tikru metu buvo tuo pat metu ir daugiau ir mažiau aktyvi negu yra dabar. Matavimai patvirtina, kad C14 kiekis buvo neįprastai didelis ir Saulės aktyvumas atitinkamai mažas, per abu : Maunderio minimumą ir Mažąjį Maunderio minimumą. Per paskutinius tūkstantį metų aktyvumas buvo taip pat žemas 1410-1530 metais ir 1280-1340metais. Tarp 1100 ir1250, Saulės aktyvumas galėjo būti nnet aukštenis negu yra dabar.

Saulės kitimai ir Žemės klimatas

Viso Saulės aktyvumo kitimai atrodo yra gerai ištyrinėti. Ar šie kitimai turėjo tiesioginį poveikį Žemei ar jos klimatui ? Ilgai buvo žinoma , kad Maunderio Minimumo laikotarpis buvo ypatingai žemų temperatūtų laikotarpis Europoje – tokių žemų, kad šis periodas aprašomas kaip Mažas Ledo Amžius. Temzės upė Londone užšalo mažiausiai 11 kartų per 17-tą amžių, ledas buvo atsiradęs vandenynuose ties pietrytiais Anglijos krantais ir žemos vasarų temperatūros lėmė trumpus augimo sezonus ir sskurdžius derlius. Visas žemės klimatas buvo taip pat neįprastai šaltas nuo 1400m. iki 1510m. ir šis periodas buvo vienas iš žemų Saulės aktyvumo periodų taip pat.

Labiausiai tikėtinas Saulės ir Žemės klimato priklausomybės kelių yra – per Saulės ryškumo kitimus. Jeigu Saulė išspinduliuoja mažiau energijos , tuomet logišką būtų tikėti , kad žemėje šalčiau. Ar Saulė tampa šaltesne, mažesnio aktyvumo metu, kaip reikėtų paskaičiuoti Mažajam Ledo Amžiui ? Kai kas gali tikėtis priešingai atsitinkant. Labiausiai pastebimi pokyčiai didelio aktyvumo metu, kai yra Saulės dėmių skaičiaus padidėjimas ir Saulės dėmės yra šaltesnės nei jas supanti Saulės paviršiaus dalis. Tačiau yra dar vienas efektas. Saulės dėmių maksimumo metu atsiranda ir didelis kiekis blyksnių, karštų vietų, vadinamų pliažais. Kuris efektas yra svarbesnis ? Ar Saulės ryškumas sumažėja , kai ji yra aktyvi ir Saulės dėmės blokuoja dalį radiacijos? Ar Saulės ryškumas didėja dėl papildomos radiacijos iš karštų pliažų?

Ryšys tarp Saulės aktyvumo ir ryškumo buvo nustatytas tik neseniai iš matavimų, kuriuos atliko palydovai skriejantys apie Žemę.

Saulės ryškumo pasikeitimai yra per maži , kad būtų patikimai išmatuoti nuo Žemės. Dėl Saulės energijos, perduodamos Žemės atmosferos, paskaičiavimo nepatikimumo. Tikslūs matavimai iš kosmoso rodo, kad Saulės ryškumas kinta laiko ribose nuo savaičių iki mėnesių nuo 0.1% iki 0.5% yypatingais atvejais. Trumpalaikiai ryškumo pokyčiai (susiję su Saulės sukimusi) gali būti teisingai apskaičiuoti paprastai žinant kuri paviršiaus frakcija yra padengta dėmėmis. Saulė yr blankesnė, kai yra daugiau Saulės dėmių.

Matavimai taip pat rodo, kad yra laipsniškas bendras ryškumo mažėjimas, lydimas Saulės aktyvumo mažėjimo. Kitais žodžiais tariant, Saulės ciklo metu nuo Saulės dėmių maksimumo iki minimumo padidėjusi emisija, kuri yra dėl mažesnio Saulės dėmių skaičiaus yra didesnė už kompensuotą dėl sumažėjusios emisijos iš pliažų ir kitų šviesių vietų. Bendra energija išspinduliuota iš Saulės yra mažiausia, kai ji yra mažiausio aktyvumo.

Šie stebėjimai paremia idėją, kad Maunderio Minimumas iš tikrųjų susijęs su Mažuoju Ledo Amžiumi. Neįprastai šaltos temperatūros tuo metu reiškia Saulės ryškumo sumažėjimą apie 1%. Atrodo toks ryškumo sumažėjimas galėjo nulemti ilgą sumažinto Saulės aktyvumo periodą.

Tačiau yra daugybė kitų fenomenų, kurie taip pat veikia visą klimatą, tame tarpe ir Žemės orbitos formos kitimai, anglies dioksido kiekis atmosferoje ir atmosferos skaidrumo pokyčiai dėl ugnikalnių išsiveržimų metu išmetamų dulkių.

Dėl Žemės atmosferos cirkuliacijos, vietiniai objektai gali skirtis nuo globalių efektų. Taip pat gali būti dideli vasarų ar žiemų atšiaurumų skirtumai, kurie gali užmaskuoti ilgalaikes tendencijas. Mes dar esame labai toli nuo kiekybinio modelio, pagal kurį Saulės pasikeitimai parodytų Žemės klimato pokyčius.

Literatūra: