Fotosfääri
|
Auringon 'valokehä'. Auringon atmosfäärin
alin, noin 500 km korkuinen kerros. Kun Auringon pintalämpötila on noin
6400 Kelviniä niin fotosfäärissä lämpötila tippuu noin 4400 Kelviniin.
(Kelvin-asteikossa nollakohtana on -273.15 C, eli lämpötila Celsius-asteina
= K - 273.15)
|
Kromosfääri
|
Auringon 'värikehä'. Fotosfäärin yläpuolella
oleva noin 1500 km korkea kerros. Lämpötila nousee ensin tasaisesti,
mutta kromosfäärin yläosassa, ns. siirtymäkerroksessa, lämpötila nousee
hyvin nopeasti 20000 Kelvistä yli miljoonaan Kelviniin. Tämän 'lämmityksen'
syntymekanismia ei varmuudella tiedetä.
|
Korona
|
Auringon 'kruunu', jossa lämpötila on useita
miljoonia Kelvinejä ja aine on lähes täydellisesti ionisoitunutta
(eli atomien elektronit ovat irronneet). Korona on kuitenkin hyvin harvaa
verrattuna atmosfäärin sisempiin kerroksiin. Elektronit liikkuvat Auringon
magneettikentän mukana, mutta osa poistuu aurinkotuulen vieminä ja
esimerkiksi auringonpurkaukset voivat kiihdyttää hiukkasia niin suuriin
nopeuksiin, että ne syöksyvät ulos Auringosta.
|
|
Auringonpimennyksen aikana vuonna 1980 otettu
valokuva Auringon koronasta. Auringon aktiivisuus oli silloin maksimissaan
ja kuvassa näkyykin useita valovirtoja (streamer) ympäri Auringon
kiekkoa. Kypärän muotoisia puolikaaria joista nousee kirkas valojuova
(tässä hyvä esimerkki Auringon etelänavan kohdalla) kutsutaan yleisesti
'helmet streamereiksi'.
Kuva
High Altitude Observatory
|
|
Auringonpimennyksen aikana 1988 otettu valokuva
Auringon koronasta. Kuvanottoaikaan Auringon aktiivisuus oli lähellä minimiä,
joten valovirtoja näkyy vähemmän ja ne ovat keskittyneet Auringon alemmille
leveysasteille. Myös napa-alueiden koronan aukot (coronal holes) näkyvät
tummina alueina. Auringon koronassa näkyvä valo on itse asiassa fotosfääristä
tullutta valoa, joka on sironnut koronan elektroneista. Koronan
valoisuusaste kertoo siten aineen paikallisesta tiheydestä.
Kuva
High Altitude Observatory
|
Koronan massapurkaus
|
Koronan massapurkauksessa suuri hiukkaspilvi
syöksyy ulos Auringosta. Voimme kuvata ilmiötä näkyvän valon aallonpituudella,
sillä auringon säteily siroaa liikkuvasta pilvimassasta. Massapurkaus vie
mukanaan osan auringon magneettikenttää, eli usein puhutaankin magneettisista
pilvistä. Massapurkausten nopeudet vaihtelevat välillä 10 km/s ... 2000 km/s.
Massapurkausten lähteinä
ovat prominenssipurkaukset, flare-purkausten aiheuttamat häiriöt,
magneettikentän laajamittaiset muutokset, shokkiaaltojen vaikutukset ja
monet muut ilmiöt, joita tutkitaan innokkaasti. Massapurkausten
syntymekanismeja ei tunneta kovin tarkasti ja purkausten ennustaminen
on keskeinen osa avaruussään ennustamista.
|
|
Koronan massapurkaus SOHO LASCO C2 instrumentin
kuvaamana. Koronan valovirtojen alla olevat filamentit (prominenssit) saattavat
joskus purkautua ja syöksyä ulos Auringosta. Kuvan prominenssi säilytti
kierteisen spiraalimuotonsa epätavallisen kauan - yleensä massapurkaukset
nähdään loittonevina pilvimäisinä rakenteina.
Kuva
SOHO LASCO konsortio
|
Aurinkotuuli
|
Auringosta poistuu aurinkotuulen mukana
ainetta yli miljoona tonnia sekunnissa. Koronan massapurkaukset vievät
ainetta miljardeja tonneja kukin. Auringon kokonaismassaan verrattuna
nämä poistumat ovat kuitenkin merkityksettömiä, Auringon kokonaismassan
arvioidaan olevan noin 2 000 000 000 000 000 000 miljardia tonnia.
|
|
Kuvan
EIT/LASCO/Mauna Loa/Ulysses
kompositiossa nähdään aurinkotuulen nopeus eri puolilla Aurinkoa:
napa-alueilla se on noin 700-800 km sekunnissa ja ekvaattoritasossa
noin 300-500 km/s. Valovirtojen (streamers) kohdalla magneettikenttä
muodostaa suuria silmukoita ja aurinkotuulen nopeus on pieni. Myös
elektronitiheys on suuri. Auringon napojen lähellä sitä vastoin
magneettikenttä on avoin (kenttäviivat kulkevat ulos Auringosta) ja
aurinkotuulen nopeus on suuri.
|
Koronan aukko
|
Koronan aukolla tai 'reiällä' tarkoitetaan aluetta, jossa magneettikenttä
on avoin ja hiukkaset pääsevät karkaamaan pois Auringosta aurinkotuulen
mukana. Koronan reiät näkyvät tietyillä aallonpituuksilla tummempina
alueina Auringon pinnalla, koska elektronitiheys on aukoissa pienempi.
Suurin osa aukoista sijaitsee Auringon napa-alueilla (missä puhaltaa
voimakkain aurinkotuuli), mutta joskus aukot ulottuvat lähes yli koko
Auringon kiekon. Koronan aukkojen koko vaihtelee Auringon noin 11 vuoden
aktiivisuusjakson mukaan. Auringon pinnalla näkyy myös lukuisia pieniä
'reikiä', joita on kutsuttu mini-koronan aukoiksi. Varmuudella ei tiedetä,
onko reikien syntymekanismi sama kuin suurempien aukkojen.
|
|
Skylab-tutkimussatelliitin vuonna 1973
röntgenaaltoalueella kuvaama suuri koronan aukko (tumma saappaan muotoinen
alue), joka säilyi lähes muuttumattomana kesäkuusta lokakuuhun asti.
Koronan aukot ('reiät') ovat alueita, joissa elektronitiheys on pieni -
plasma ei ole kiinni magneettikentän silmukoissa ja kaarissa kuten
muualla Auringossa, vaan hiukkaset pääsevät karkaamaan aurinkotuulen
mukana avoimia magneettikentän kenttäviivoja pitkin.
|
Filamentti
|
Vedyn alfa-viivan valossa oletuissa kuvissa näkyy Auringon
pinnalla tummia filamentteja. Tummuus johtuu siitä, että
filamenteissä oleva aine on kylmempää ja tiheämpää kuin sen alla
oleva aine - filamentit näkyvät siis absorptiona. Filamentteja
pitävät kiinni Auringossa vahvat magneettikentät, sidoskohdat
näkyvät usein haarukkamaisina kiinnitysjalkoina (footpoints).
|
Prominenssi
|
Jos filamentti sijaitsee Auringon reunalla, se näkyy kirkkaana
taivasta vasten (filamentti on tiheää vaikkakin verrattain kylmää ainetta).
Tällöin filamenttia nimitetään prominenssiksi (engl. prominence)
tai protuberanssiksi (ransk. protuberance), mutta fysikaalisesti
kyseessä on siis sama rakenne.
Kiinnitysjalan irtoaminen voi johtaa filamentin karkaamiseen
Auringon pinnalta: tällöin puhutaan
prominenssipurkauksesta (engl. prominence eruption, filament eruption)
tai protuberanssipurkauksesta (ransk. protuberance, disparition brusque).
|
|
Auringon prominenssi kuvattuna
Big Bear Solar Observatoryssa
vuonna 1970.
|
|
Auringon filamentti vedyn alfa-viivan
valossa. Kiinnikkeet, jotka sitovat filamentin Aurinkoon, näkyvät
kynsimäisinä ulokkeina (footpoints).
VTT Teneriffa
(Kiepenheuer Institut fur Sonnenphysik)
|
|
Purkautuva prominenssi (eli siis
filamentti nähtynä Auringon reunalla taivasta vasten)
SOHO EIT instrumentin kuvaamana. Prominenssin Auringon pintaan sitoneet
kiinnikkeet (magneettiset silmukat) ovat jostakin syystä katkenneet
ja prominenssi on irronnut Auringon pinnasta. Prominenssipurkaukset
liittyvät usein massiivisiin koronan massapurkauksiin.
SOHO EIT konsortio
|
|
Kaaviokuva Auringon pinnalla kiinni olevasta
filamentista/prominenssista (viivoitettu alue jota kenttäviivat 'pitävät
kiinni') ja mahdollisista magneettikentän konfiguraatioista
auringonpurkauksen yhteydessä. Kuvassa on esitetty sekä suljetun (confined)
että ulos purkautuvan (ejective) purkauksen kaavio. Purkauksen yhteydessä
filamentin kiinnitys yleensä irtoaa ja se pääsee 'karkaamaan'.
Katkoviiva kuvaa neutraaliviivaa eli aluetta jossa magneettinen
napaisuus vaihtuu (toisella puolella plus-, toisella puolella
miinus-merkkinen kenttä).
Kuvassa olevat serpentiinimäiset tummat nauhat (ribbons) kirkastuvat
purkauksen yhteydessä. Puhutaan myös 'kaksinauha'-purkauksista
(two-ribbon flares). Kuva Moore et al.
(Astrophysical Journal, Vol. 552, 2001)
|
|
|
TRACE satelliitin kuvaama auringonpurkaus
ja filamenttipurkaus. Yläkuvassa näkyy Auringosta ulos syöksyvä filamentti
ja alakuvassa näkyvät kromosfäärin kirkkaat nauhat (ribbons).
TRACE kuvia
|
Flare eli auringonpurkaus
|
Auringonpurkaus (flare)
on määritelmän mukaan äkillinen, nopea ja suuri kirkkauden muutos Auringon
pinnalla. Flare-purkauksessa magneettinen energia muuttuu nopeasti
lämmitykseksi, hiukkaskiihdytykseksi ja plasmavirtauksiksi aktiivisen alueen
läheisyydessä. Purkauksen aiheuttamaa sähkömagneettista säteilyä voidaan
yleensä havaita koko spektrin alueella (eli optisella, röntgen-, radio- ja
gamma-aalloilla). Magneettikenttiin sitoutunut energia vapautuu purkauksessa
yhtäkkiä, räjähdyksenomaisesti. Tavallinen auringonpurkaus vastaa
miljoonien 100-megatonnin vetypommien samanaikaista räjähdystä. Purkaukset
tapahtuvat tavallisesti alueilla, joissa magneettikentän napaisuus on
monimutkainen. Purkauksen yhteydessä lähellä sijainneet filamentit/prominenssit
voivat irrota Auringon pinnasta (mutta vielä emme ole varmoja siitä, mikä
on syy ja mikä seuraus). Flare-purkaus voi kuumentaa ja liikuttaa plasmaa
koronassa, kromosfäärissä ja fotosfäärissä, mutta aina eivät kiihdyttyneet
hiukkaset ja materia pääse karkaamaan ulos auringosta (flare-purkaus
ei siis ole koronan massapurkaus).
|