1 / 37

Гидродинамика Солнца

Гидродинамика Солнца. Лекция 1. Солнечная грануляция (granulation). Солнечный ветер и корональные выбросы массы. Корональный выброс массы (coronal mass ejection). Могут ли на Солнце возникать дорожки Кармана?. Справа – мягкий рентген, SXT/Yohkoh, январь 1992.

julinka-horvath
Download Presentation

Гидродинамика Солнца

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Гидродинамика Солнца Лекция 1

  2. Солнечная грануляция (granulation)

  3. Солнечный ветер и корональные выбросы массы

  4. Корональный выброс массы (coronal mass ejection)

  5. Могут ли на Солнце возникать дорожки Кармана? Справа – мягкий рентген, SXT/Yohkoh, январь 1992

  6. Основные характеристики Солнца Спектр. класс G2 r = 6.96 × 1010см = = 109 rE 1 а.е. = 1.496 × 1013 см = = 214.9 r g = 2.74 × 104см/с2 (на поверхности) m = 1.989 × 1033г L = 3.84 × 1033эрг/с Угл. радиус = 959.63″ M = 4.74m(10 пс) 1″в центре диска соответствует 710–734 км Teff= 5780 K Tc= 1.6 × 107 K

  7. Основные характеристики Солнца Состав (%% полной массы): водород ― 68%, гелий ― 30%, остальные элементы ― 2% Средняя плотность вещества 1.41 г/см3, в центре 1.6 ×102 г/см3

  8. Основные черты внутреннего строения Солнца

  9. Термоядерные реакции в центральной части Солнца: водородный и углеродно-азотный циклы

  10. ρ′* ρ* z + δz z ρ = ρ′ ρ′ Возникновение конвекции

  11. Возникновение конвекции Условие неустойчивости: или или Уравнение состояния: При условии баланса давлений (p′* = p*) и μ = const:

  12. Возникновение конвекции Условие (критерий) К. Шварцшильда (1906): Показать самостоятельно, что вариации μ не влияют на вид условия Шварцшильда

  13. Обозначим Поскольку где ― высота однородной атмосферы (шкала высот ― scale height) для давления ( ), то Ñ > Ñ ad (Необходимое) условие конвективной неустойчивости Другая запись условия Шварцшильда:

  14. Безразмерный изэнтропический градиент температуры Адиабатический процесс:

  15. Лучистая теплопроводность(radiative thermal conductivity) (κ– усредненный по Росселанду коэффициент поглощения на единицу массы) Лучистая температуропроводность (radiative thermal diffusivity):

  16. cp cv γ Двоякая роль частичной ионизации • увеличение теплоемкости, уменьшение γ и • уменьшение прозрачности и χR, увеличение Области частичной ионизации конвективно наиболее неустойчивы

  17. ρ′* ρ* z + δz z ρ = ρ′ ρ′ Теории пути перемешивания (mixing-length theories) Основной параметр: путь перемешивания l

  18. Вычисление скорости элемента (parcel) в конце пути перемешивания В верхней точке отрезка (z, z + δz):

  19. Вычисление средней конвективной скорости Полагаем для среднегоv (по многим элементам) Учет потерь на трение:множитель Стандартное допущение: l = αHp

  20. Принимаем Конвективный поток энергии (convective energy flux) Конвективныйпоток:

  21. FR + FC = L/4πr2 = Уравнение сохранения полного потока энергии Лучистый поток (в приближении лучистой теплопроводности– radiative heat conduction): [χR– лучистая температуропроводность (radiative thermal diffusivity); κ– коэффициент поглощения (opacity coefficient), рассчитанный на единичную массу] Конвективный поток:

  22. Учет неадиабатичности теплового режима всплывающего объема Считаем, что конвективный поток энергии уменьшен по сравнению со случаем адиабатичности на величину отдачи тепла всплывающими элементами окружающей среде Плотность лучистого потока через поверхность всплывающего объема (d – его линейный размер):

  23. Учет неадиабатичности теплового режима всплывающего объема Представляем конвективный поток в виде Приравниваем fR S = ΔFC q (S – площадь поверхности объема, q – его поперечное сечение):

  24. Учет неадиабатичности теплового режима всплывающего объема

  25. L/4πr2 –известные функции T и ρ) Уравнения модели конвективной зоны

  26. Модель конвективной зоны (Витензе)

  27. Структурная организация солнечной конвекции

  28. Солнечная грануляция

  29. Солнечная грануляция Открыта Гершелем (Herschel) в 1801 г. Обнаружение многоугольной формы ячеек –Strebel (1933) Unsöld (1930) связал грануляцию с конвекцией Две альтернативные интерпретации: • Siedentopf (1933) – горячие газовые объемы • Plaskett (1936) – конвективные ячейки

  30. Хромосферная сетка – отпечаток супергрануляционной структуры

  31. Допплерограмма, выявляющая супергрануляционную структуру

  32. Супергрануляция Обнаружение: Leighton et al. (1962), метод допплеровской спектрогелиографии Горизонтальный размер супергранул~ 30 Мм Гелиосейсмологические данные (MDI на SOHO): супергрануляционные течения тянутся вглубь на 8 Мм Горизонтальные скорости 200–500 м/с Скорости восходящих течений в центре 50–100 м/с, нисходящих по краям 100–200 м/с Время жизни: у большинства 15–30 ч, иногда 2 сут и более ― до 4 сут

  33. Мезогрануляция Обнаружение: November et al. (1981), метод допплеровской спектрогелиографии Дальнейшее подтверждение: метод локального корреляционного трассирования (local correlation tracking)

  34. Гигантские ячейки Simon & Weiss (1968) теоретически предсказали существование 3 или 4 масштабов ячеек (реально наблюдались 2) Bumba с конца 60-х гг. неоднократно отмечал признаки гигантских ячеек в распределении фоновых магнитных полей Первые прямые наблюдения ― Beck et al. (1998):размеры ячеек 40–50° долготы и < 10° широты

  35. Литература • M. Stix. The Sun. An Introduction. 2nd Ed. Berlin: Springer, 2002. • С.А. Каплан, С.Б. Пикельнер, В.Н. Цытович. Физика плазмы солнечной атмосферы. М.: Физматлит, 1977. • P.N. Brandt. Solar Photosphere: Granulation. Encycl. Astron. Astrophys., 2001. • R. Stein. Solar Photosphere: Mesogranulation. Encycl. Astron. Astrophys., 2001. • G. Simon. Solar Photosphere: Supergranulation. Encycl. Astron. Astrophys., 2001.

  36. Александр Владимирович Гетлинг Тел. дом. ≡ раб.: 433-74-45 моб: 8 (903) 505-18-46 Эл. почта: A.Getling@mail.ru Веб-страница: www.magnetosphere.ru/~avg

More Related