Wpis z mikrobloga

Hej Astromirki,

W wykopalisku siedzi właśnie znalezisko o zmierzonej prędkości wiatru na planecie pozasłonecznej HD 189733b. Wychodzi na to, że mamy wiatr na planetach skalistych (np: Ziemia, Wenus), planetach gazowych (np: Saturn, Neptun) księżycach (Tytan), prawdopodobnie planetach karłowatych (Pluton), gorących Jowiszach (np: HD 189733b), a nawet na brązowych karłach (2MASSJ22282889-431026). Ale czy jest wiatr na powierzchni gwiazd?

Jeśli słyszeliście kiedyś o czymś takim jak wiatr gwiazdowy, to jest on zupełnie innym zjawiskiem, niż wiatr na powierzchni ciał niebieskich. Wiatr gwiazdowy to rzadka plazma, która jest wyrzucana ze gwiazdy i napędzana na drodze różnych procesów w kierunku od gwiazdy. Nie jest to więc coś, co nazwalibyśmy takim klasycznym wiatrem, który wieje równolegle po powierzchni ciała niebieskiego. Więc właśnie: czy na takim Słońcu może wiać wiatr?

Problematycznym może się okazać fakt, że Słońce nie ma czegoś takiego jak powierzchnia. To, co widzimy na większości zdjęć jako tarcza słoneczna to fotosfera, czyli taka część gwiazdy, z której mogą uciec fotony w przestrzeń kosmiczną. Fotosfera, jak i cała zwyczajna gwiazda, składa się z gorącej plazmy (polecam swoje wcześniejsze wpisy na ten temat: [[1]](http://www.wykop.pl/wpis/13519397/hej-astromirki-po-raz-kolejny-spotkalo-mnie-ze-moj/), [[2]](http://www.wykop.pl/wpis/13548183/hej-astromirki-w-poprzednim-wpisie-rozprawilem-sie/)), której zachowanie można opisywać tak jak ciecz. W związku z tym, różne części powierzchni Słońca kręcą się z różnymi prędkościami. Jedna doba dla obserwatora "stojącego na" równiku Słońca będzie trwała 24,5 dnia. Ta sama doba dla obserwatora "stojącego" tuż koło bieguna Słońca będzie trwała już niemal 36 dni! Przy czym "doba" na Słońcu określana jest względem górowania jakiejś arbitralnej gwiazdy na niebie (Ziemia się nie nadaje jako punkt odniesienia, bo orbituje wokół Słońca i doba określania przez położenie Ziemi byłaby dłuższa). [[Obrazek]](http://astronomy.swin.edu.au/cms/cpg15x/albums/scaled_cache/differentialrotation2+0-280x214.jpg)

Jakby tego było mało, Słońce kręci się z różnymi prędkościami na różnych głębokościach. Tak, prędkość rotacji jest też funkcją promienia Słońca. Jądro Słońca (od 0.0 do 0.25 promienia Słońca) kręci się ze stałą prędkością i jego "doba" wynosi około ~7 dni (+/- 2 dni). Następna część Słońca (rozciągająca się do około 0.7 promienia Słońca) kręci się jak bryła sztywna ze stałą prędkością i jej "doba" wynosi ~27 dni. Powyżej 0.7 promienia Słońca rozciąga się już strefa konwektywna, której prędkość rotacji jest zależna od promienia oraz szerokości astrograficznej (czyli odległości od równika). Całą sytuację dość dobrze obrazuje ten rysunek: [[klik!]](http://www.astronomyassociation.org/atlas/at/su/sur.gif)

Można się uprzeć i traktować tę różną rotację w górnych częściach Słońca jako swoisty... wiatr. Tym bardziej, że gęstość materii słonecznej powyżej 0.7 promienia Słońca jest zdecydowanie mniejsza od wody (obrazek dla dociekliwych). Wtedy, obserwator "stojący" na powierzchni drugiej wewnętrznej warstwy Słońca (0.7 promienia Słońca) widziałby wiatr materii Słońca wiejący nad jego głową z prędkością ~2700 km/h, jakby stanął na równiku. Jakby ten sam obserwator stanął wewnątrz Słońca (0.7 promienia Słońca) w okolicy jego osi obrotu, to zobaczyłby nad głową wiatr materii słonecznej wiejący z prędkością, bagatela, 300 km/h. Byłby to jednak wiatr bardzo, bardzo wielkoskalowy. Wydaje mi się, że te ruchy materii lepiej byłoby porównać do prądów morskich, niżeli do wiatru. Wciąż pozostajemy z pytaniem: czy "stojąc" na "powierzchni" Słońca będziemy mogli poczuć rześką, słoneczną bryzę?

Jeśli ktoś lubi wiatr o temperaturze niespełna 5700 stopni Celsjusza, to może śmiało próbować szczęścia na Słońcu. Nie będzie to jednak wiatr wywołany różnicami ciśnienia atmosferycznego, jak to mamy na Ziemi. Ruchy plazmy w fotosferze Słońca podlegają w pełni działaniu lokalnego pola magnetycznego. Istnieje coś takiego jak fale Alfvena, które wprawiają w ruch cząsteczki na powierzchni Słońca. Taki zorganizowany ruch słonecznej plazmy mógłby być śmiało traktowany jako rodzaj wiatru. Byłby to zatem zefir plazmy tysiąc razy rzadszej od powietrza o prędkości kilku lub kilkunastu kilometrów na sekundę (czyli jakieś 5'000-70'000 kilometrów na godzinę). Oczywiście wszystko w obrębie fotosfery Słońca znajduje się w ciągłym ruchu: a to dyktatura pola magnetycznego, a to konwekcja termiczna, a to ruchy turbulentne, a to rozbłyski z rekoneksji pola... Nawet same fotony potrafią tam mocno napierać na materię Słońca, że #!$%@?ą ją w kosmos (to widać w szczególności w gwiazdach typu [Wolfa-Rayeta [klik!]](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c6/M1-67_%26_WR124.png)).

Jednak żeby być ścisłym, trzeba oddać sprawiedliwość wiatrom konwekcyjnym. Na przykład takie wiatry zwrotnikowe (pasaty) są wywoływane przez ochładzanie się i ogrzewanie wielkich mas powietrza między równikiem Ziemi, a jej zwrotnikami. Można próbować to porównywać do komórek konwecyjnych w fotosferze Słońca. Te komórki są widoczne na zdjęciach Słońca jako granule. Przeciętny rozmiar takiej granuli to między 1000 a 2000 kilometrów średnicy. Ze cztery powierzchnie Polski by tam weszły. Granule żyją dość krótko. Typowy czas życia to kilkanaście minut. Dla przykładu, pasaty na Ziemi wieją powierzchni około 3000 km, a ich czas trwania jest niemal nieprzerwany (chociaż pewnie można wyznaczyć jakiś charakterystyczny czas życia. Potrzebuję kogoś z meteo, żeby mi pomógł. Niech ktoś?)

Ostatecznie, od fotosfery wzwyż, dla gwiazdy typu słonecznego nie dostrzegamy wiatrów podobnych do tych gdzie indziej. Na Słońcu dominuje wiatr skierowany od jego powierzchni pionowo w kosmos. Jest on tak silny, że zwykłe poziome wiatry nie mają okazji się rozwinąć. Jeśli zdecydujemy się zaliczyć ruchy konwekcji w granulach do rodzaju wiatru, to i tak będzimy musieli znaleźć się w samej fotosferze, aby ich doświadczyć. Tuż nad fotosferą, czyli w chromosferze i w koronie spotkamy wyłącznie wiatr słoneczny uciekający od gwiazdy.

Możemy za to szukać klasycznych wiatrów w gwiazdach będących składnikami układów podwójnych. Są takie układy podwójne, w których jedna gwiazda jest ekstremalnie gorąca i ogrzewa swoją gwiazdę-towarzysza. Spodziewamy się, że na oświetlanej gwieździe-towarzyszu będą występowały wiatry "dobowe", czyli podobne do tych z planety HD 189733b. Mamy jednak jeszcze kawał drogi przed nami, żeby rozwiązać to zagadnienie.

Całe szczęście "powierzchnia" Słońca jest tak bogata w przeróżne struktury sterowane temperaturą i magnetyzmem, że wystarczy odrobina wyobraźni aby dostrzec obłoki, smugi, mgły i spienione zachodnim wiatrem fale. Spójrzcie na te fotografie Słońca!

foto 1
foto 2
foto 3
foto 4
foto 5
foto 6
foto 7
foto 8
foto 9
foto 10

(autorem zdjęć jest J.P.Brahic)

Taka ciekawostka na koniec: Przez jakis czas w XVIII wieku myślano, że Słońce tak naprawdę jest ciemne, tylko spowijają je jasne chmury. Plamy słoneczne były wtedy tłumaczone jako dziury między tymi świecącymi chmurami. pic rel. Pojawiały się pomysły, żeby używać teleskopów aby podglądać przez "dziury w chmurach słonecznych", czy na powierzchni Słońca nie żyją Słoneczni Ludzie.

Na zdjęciu poniżej widać fotosferę Słońca. Prawdziwe zdjęcie. Autor: J.P.Brahic.
_______________________________________________
Artykuły, ciekawostki, praca w zawodzie. Prawdziwie #astronomiaodkuchni Zapraszam do obserwowania!
Poza tym: #ciekawostki #astronomia #kosmos #slonce
Pobierz AlGanonim - Hej Astromirki,

W wykopalisku siedzi właśnie znalezisko o zmierzonej p...
źródło: comment_LCUjvht6YQ9Fc1kgkl8fpfDTeKuDBGlj.jpg
  • 10
@Al_Ganonim: cumplu, może to będzie głupie pytanie ale trudno...
Dlaczego słońce/materia z której składa się słońce się kręci. I dlaczego w ta konkretną stronę.
Teoretycznie materia z której powstało słońce poruszała się chaotycznie, więc why?
@brrrum: Nie poruszała się chaotycznie. Obłok materii, z której powstało Słońce i Układ Słoneczny również się obracał. A nawet jeśli był niemal w bezruchu, to znajdował się w naszej Galaktyce, która przecież się kręci.

Pytanie o pierwotny kręt wszystkiego jest nieco trudniejsze. Póki co, wiemy że nawet z chaotycznie ruszającego się super-pierwotnego obłoku przed-galaktycznego (nazwę wymyśliłem na poczekaniu) podczas kolapsu grawitacyjnego wyłoni się jakiś wypadkowy kręt. To prawdopodobnie taki mechanizm spowodował
@Al_Ganonim: ok, biorąc pod uwagę ten pierwotny skręt, czy wiemy w którą stronę kręcą się inne galaktyki, i jeśli wiemy to jak wygląda statystyka prawo/lewo...zaczynamy wchodzić na grzaski grunt ;)
@brrrum: Znamy rozkład dla bliskich lub jasnych Galaktyk, których nie jest statystycznie tak dużo. Znaczną większość galaktyk widzimy jako kropki na niebie, dlatego odczytanie kierunku ich krętu (i ich orientacji w przestrzeni) jest w praktyce niemożliwe. Może kiedyś :)
@Al_Ganonim: a te które widzimy mają jakąś tendencje do kręcenia się w któraś stronę?


@Gorion103: a w jaki sposób w ogóle określasz kierunek obrotu? Bo jeśli dobrze rozumiem, to przyglądając się biegunowi alfa (celowo unikam określeń północ i południa) to słońce będzie się obracało np. zgodnie ze wskazówkami zegara, natomiast patrząc się z bieguna Beta - odwrotnie.