Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

71
Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus? Jan Janssens - 26 november 2011

description

Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?. Jan Janssens - 26 november 2011. Wat is de zon?. Een gemiddelde ster Dichtst bij de aarde 149.597.870 km (1 A.E.) Zeer groot 1.392.000 km Zeer heet Oppervlakte: 5.500 °C Inwendig: 15 miljoen °C Plasma Geladen deeltjes Magnetisme - PowerPoint PPT Presentation

Transcript of Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Page 1: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Solar Cycle 24:Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Jan Janssens - 26 november 2011

Page 2: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Wat is de zon?• Een gemiddelde ster

– Dichtst bij de aarde• 149.597.870 km (1 A.E.)

– Zeer groot• 1.392.000 km

– Zeer heet• Oppervlakte: 5.500 °C• Inwendig: 15 miljoen °C

– Plasma• Geladen deeltjes

– Magnetisme

• Differentiële rotatie– Polen roteren trager dan aan

evenaar

2

Page 3: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Zonnevlekken

• Ondiepe depressies in de fotosfeer door magnetische storingen die het opstijgen van heet gas uit het zonne-inwendige verhindert

• Temperatuur– Umbra: 3500°C– Penumbra: 4200°C

3

Page 4: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Zonnevlekken• Magneetveld

– 3000* sterker dan ongestoorde fotosfeer– Bipolair

• Tegengestelde polariteit

4

Page 5: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

ZonnevlekkenDe Halloweengroepen (Okt-Nov 2003)

5http://sohowww.nascom.nasa.gov/gallery/Movies/sunspots.html

Page 6: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Het zonnevlekkengetal

• R = 10.g + f, – met g het # groepen, en f het # vlekken

• 1700-heden– Tot 1749: slechts jaarlijkse waarden– Officieel: vanaf 1749

• Dagelijks vanaf 1849

– Rudolf Wolf => “Wolfgetal”• Zonnevlekkengetal (SSN)• Verschillende waarnemers

– Actueel: Locarno (SIDC)

6

Page 7: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

De zonnecyclus

Rmax: 117 +/- 42

Tmax: 51 +/- 13

D: 132 +/- 16 maand

De zonnecyclus werd in 1843 ontdekt door Heinrich Schwabe 8

Page 8: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Zonneactiviteit

05 06 9615 11 9613 04 9716 10 9715 04 9820 10 9808 04 9920 10 9926 04 0001 10 0023 04 0114 10 0118 04 0222 10 0204 04 0324 10 0318 04 0417 10 0405 04 0511 09 0515 04 0622 10 0626 03 0710 10 0713 04 0817 10 0821 04 0929 09 09

9

Page 9: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

De zonnedynamo• Zonnevlekkencylus

– +/- 11 jaar

• Vlinderdiagram• Wet van Joy

– Helling bipolaire groepen neemt toe met de breedte

• Polariteitswet van Hale– Magnetische cyclus

• 22 jaar

• Magnetische velden aan de zonnepolen– Wisselen om tijdens

cyclusmaximum

10

Page 10: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Magnetische zonnecyclus

11

Page 11: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Zonnedynamo

http://www.iiap.res.in/meet/chandra/Chandra_files/arnab_invited.pdf http://www.physics.iisc.ernet.in/~bidya_karak/APSPMiia.pdf

13

http://www.hao.ucar.edu/research/siv/siv_dynamo.php

Page 12: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Zonnedynamo

http://svs.gsfc.nasa.gov/search/Series/SolarDynamo.html

http://www.iiap.res.in/meet/chandra/Chandra_files/arnab_invited.pdf http://www.physics.iisc.ernet.in/~bidya_karak/APSPMiia.pdf

14

Page 13: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Zonne-uitbarstingen

15

Page 14: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

13 December 2006NOAA 0930 – X3,4

http://solar-b.nao.ac.jp/news_e/20061213_flare_e.shtml 16

Page 15: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Bastille Day Event14 Juli 2000 – X5,7

17

Page 16: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Het ruimteweer– …alle omstandigheden op

de zon en in de zonnewind, magnetosfeer, ionosfeer en thermosfeer die de prestaties en de betrouwbaarheid van technologische systemen in de ruimte en op grond kunnen beïnvloeden en die een gevaar kunnen betekenen voor het menselijk leven of de gezondheid.

NSWP

18

Page 17: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

RuimteweerInvloed van zonne-uitbarstingen

Wat Wanneer Parameter Bescherming

Straling (X-ray) t0R1 (licht) => R5 (extreem)M1 => > X20 Aardatmosfeer

Proton storm 15-120 min S1 (licht) => S5 (extreem)Pfu (>10MeV): 10 => 105 Magneetveld Aarde

Geomagnetische storm (CME) 20-72 uur G1 (licht) => G5 (extreem)

Kp = 5 => Kp = 9 Magneetveld Aarde

http://www.swpc.noaa.gov/NOAAscales/

20

Page 18: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Invloed van zonne-uitbarstingenRadio Black-outs

21

Page 20: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Geomagnetische StormPoollicht

Terje Sørgjerd https://plus.google.com/107543460658107759808#107543460658107759808/posts

23

Page 21: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Geomagnetische StormAndere effecten

http://www.ofcm.gov/risk/presentations/day%201/1_intro_obj/fc_welcome_intro_obj_updated.ppt

24

Page 22: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

De voorspelling van een nieuwe zonnecyclus

“The game of the decennium”

Page 23: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

45 voorspellingsmethoden voor SC24

26

Page 24: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

3 soorten methodes• Statistische methoden (27)

– Gemiddelden, periodiciteiten, even/oneven,….– Oorzaak zonnecyclus volledig onbekend– Vrij grote onzekerheid

• Gemengde methoden (9)– Koppelen van statistiek aan (geomagnetische) fysische

parameter– Enkel een aanwijzing over reële oorzaak zonnecyclus– Voorzichtig met interpretatie

• Fysische methoden (9)– Zonnemagnetisme: plasmastromen, zonnedynamo,…– Nieuw

– Dienen zich nog te bewijzen27

Page 25: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Statistische methoden• Gemiddelde voorgaande

zonnecycli– Talrijke variaties en

parameters

• Fourier-analyse– Gleisberg,…

• Neurale netwerken– Zelflerende modellen

• Niet-lineaire modellen– SC = quasi-periodiek

verschijnsel28

Page 26: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Gemengde methoden• De nieuwe cyclus uit zich

in de voorgaande SC– Precursor-technieken

• Geomagnetische storingen – Coronale gaten

• Hathaway (2006)– Intense SC24– Maar:

• Te fel afgeglad• Foutief maximum

– Okt-Nov 2003» Halloween-groepen

– Matige SC2429

Page 27: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Fysische methodenFlux Transport Dynamo

• Hoge diffusie van magnetische velden– Diffusietijd ~ 5 jaar

• Choudhuri, Nandy,…– SC24 Max = 80 +/- 20

• Directe meting– Sterkte polaire magn. velden

• Svalgaard• Schatten (ondiepe dynamo)

– VVS WG Zon (poolfakkels)• SC24 Max = 75 +/- 15

• Lage diffusie van magnetische velden– Diffusietijd ~ 200 jaar– “Magnetisch geheugen”

• Dikpati, Gilman,…– SC24 Max = 170 +/-20

30

Page 28: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

• Meeste statistische methoden voorspellen middelmatig maximum• Meeste fysische methoden voorspellen laag maximum• Zwakke kamp vs. Sterke kamp

– Zwakke kamp hecht veel belang aan magnetische velden aan de zonnepolen + hoge diffusie magnetische velden

– Sterke kamp hecht meer belang aan precursortechnieken van meerdere voorgaande zonnecycli + lage diffusie magnetische velden

31

Page 29: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

SC24 Prediction PanelApril 2007

32

Page 30: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Verloop van SC24Het afgelopen zonneminimum

33

Page 31: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Verloop van SC24Het afgelopen zonneminimum

• Zeer lang en zeer diep– R<20: Jan 06 – Okt 10– Rmin = 1,71

• Dec 08 = SCMin• SC23: 151 maand!

• Veel vlekkenloze dagen– 817 dagen (tot Aug 11)

• ~ 100 jaar geleden– Zwakke cycli

– 2008 & 2009• Top 5 van jaren met meeste

vlekkenloze dagen (sinds 1849)

34

Page 32: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Verloop van SC24Het afgelopen zonneminimum

• Ook andere parameters– Geomagnetisch, Zonnewind,

Radioflux, “Zonneconstante”,…– Laag, maar niet ongewoon

• Vlekken verschijnen op normale breedte– Zuidelijk halfrond +/- 1 jaar

achter op noordelijk

• Zonneuitbarstingen– Slechts 3 C-flares tussen Mei

08 en Jun 09…

35

Page 33: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

SC24 Prediction PanelMei 2009

• Dikpati– Meridionale circulatie tot aan de polen

• Vertraagde de start van de nieuwe SC• Behoud van hoog SC24-maximum 36

Page 34: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Op weg naar een nieuw Maunderminimum?...

• Periode van 1645-1715 (Eddy, 1976)– Zo goed als geen zonnevlekken

• Vrij plots begin, geleidelijke herstel

– Bevestigd door Hoyt & Schatten (1996)• 68% van dagen waargenomen

– Slechts op 2% van deze dagen waren er zonnevlekken– Meestal op het zuidelijke halfrond

37

MaunderMinimum

DaltonMinimum

Page 35: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Livingston & Penn

Lagere magnetische veldsterkte => Hogere temperatuur umbra => zonnevlekken moeilijker zichtbaar

Verdwijnen de zonnevlekken tegen 2015?

Page 36: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Livingston & PennPro & Contra

• Contra– Beperkt # wrn.– Dalende tak SC23– Lineaire extrapolatie?

• Bv. 1980: 5000 Gauss!

• Pro– Verhouding Radioflux/SSN

• Leif Svalgaard

– Percolatietheorie• Schatten (2007)• Hinode wrn.!

39

Page 37: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Wat kan dit betekenen voor SC24?SC23 SC24

40

Page 38: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Verloop van SC242010: Langzame stijging

41

Page 39: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Verloop van SC242010: Langzame stijging

• Meestal kleine groepen• Eerste M-flare

– M2,3 op 19 Jan 10• Laatste: 25 Mar 08…

– 2010: totaal 23 M-flares

• Eerste proton flare– 14 Aug 2010; 14 pfu

• C4 in NOAA 1093

• Veel erupties van fila-menten/protuberansen– Armada aan

zonnesatellieten?...42NOAA 1117 - 550 MH - 19 Oct-01 Nov 2010

Page 40: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Verloop van SC242010: Langzame stijging

43

Page 41: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Complexe globale uitbarsting01 augustus 2010

44

Page 42: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Complexe globale uitbarsting01 augustus 2010

45

Page 43: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Verloop van SC24Jan-Apr 2011

46

Page 44: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Verloop van SC24Jan-Apr 2011

• Plotse toename in SSN– 29,6 in Feb => 55,8 in Mar

• Niet uitzonderlijk

• Afgegladde toename SSN– Jul/Aug 10: 1,07– SC24 Max: 78 +/- 20

• Onzekerheid!

• Eerste X-flares van SC24– 15 Feb; X2,2; NOAA1158

• 1524 dagen geleden– 14 Dec 06; X1,5; NOAA0930

– 09 Mar; X1,5; NOAA116647

Page 45: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

NOAA 1158

48

Page 46: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

X2,2-flare van 15 Feb 11

49

Page 47: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

X2,2-flare van 15 Feb 11

50

http://sidc.oma.be/news/133/welcome_nl.html

http://sdowww.lmsal.com/sdomedia/ssw/ssw_client/data/ssw_service_110214_180206_66803/www/

Page 48: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

X1,5-flare van 09 Mar 11GONG – Arizona (back-up station)

51

Page 49: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Indrukwekkende CME’sMeestal van de aarde weggericht

52

M3,7 – NOAA1164 – 07 Mar 11 – 20:12UTKleine geomagnetische storingen (Kp=5) op10-11 Maart 2011

Page 50: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Verloop van SC24Mei-Jul 2011 – Pauze…

54

Page 51: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Verloop van SC24Mei-Jul 2011 – Pauze…

• Afgeglad SSN voor Januari 2011 (30,27)– SC24 Max: 83 +/- 18

• Mei 2013 +/- 10 maanden• Geen nieuw Dalton-minimum

55

Page 52: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Meeting van de AAS/Solar Physics DivisionLas Cruces, New Mexico, USA – 12-16 Juni 2011

• Zon op weg naar een winterslaap? (1/3)– Livingston, Penn, Svalgaard

• Sterkte B in zonnevlekken met 500 Gauss gedaald in laatste decennium

• Als trend zich verderzet:– Geen zonnevlekken meer tegen +/- 2020-2025

56

Page 53: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Meeting van de AAS/Solar Physics DivisionLas Cruces, New Mexico, USA – 12-16 Juni 2011

• Zon op weg naar een winterslaap? (2/3)– Dick Altrock

• “Rush to the poles” (nog) niet ingezet– Laat SC24-maximum => mogelijk ook zwak

57

Page 54: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Meeting van de AAS/Solar Physics DivisionLas Cruces, New Mexico, USA – 12-16 Juni 2011

• Zon op weg naar een winterslaap? (3/3)– Rachel Howe & Frank Hill

• Jetstream SC25 nog niet aanwezig– Zeer late en zeer zwakke SC25

58

Page 55: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

De grote zonne-uitbarsting van 07 Juni 2011SDO/AIA & SOHO/C2

60

http://www.thesuntoday.org/current-observations/a-spectacular-event-a-filamentprominence-eruption-to-blow-your-socks-off/

NASA/Goddard Space Flight Center - http://svs.gsfc.nasa.gov/vis/a010000/a010800/a010801/

Page 56: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

De grote zonne-uitbarsting van 07 Juni 2011PROBA2 & STEREO

61

http://www.stce.be/news/Press/137/welcome.html http://sohowww.nascom.nasa.gov/pickoftheweek/old/10jun2011/

Page 57: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Verloop van SC24Aug-Nov 2011

62

Page 58: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Verloop van SC24Aug-Nov 2011

• Belangrijke toename in activiteit– Niet ongewoon– SC24 Max eerder 83+18 dan 83-18

63

Page 59: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Zonneactiviteit 15 Juli-12 Nov 2011

64

Page 60: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

5 grootste groepen van SC24

65

YY MM DD NOAA Long Lat Elong Area Class Flare

2011 11 4 11339 102 19 -45 1540 Super X1

2011 9 24 11302 282 12 -47 1300 Super X1

2011 3 12 11166 91 9 52 770 Big X1

2011 3 5 11164 165 24 34 770 Big M3

2011 8 4 11263 301 17 18 720 Big X6

Page 61: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Grote, Super en Reuzegroepen

66

NOAA 11339 – 04 Nov 111540 MH

NOAA 10486 – 29 Okt 032610 MH

NOAA 5395 – 17 Mar 893600 MH

Grwch 1488603 – 08 Apr 474380 MHc

Page 62: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Verloop van SC24Aug-Nov 2011

• Toename in aantal zonneuitbarstingen– SC24 dusver: 123 M en 8 X-flares

67

Page 63: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Top 10 sterkste flares in SC24

68

Timing X-ray Proton (pfu)Radio (sfu)

Ha Location NOAA McIntoshArea (MH)

CMESpeed (km/s)

Transit ap/kp

09/08:05 Aug 11 X6,9 26 710 2B N17W69 1263 Ekc 450 Yes 1000 - -15/01:56 Feb 11 X2,2 Enhanced 1300 - S--W-- 1158 Ekc 450 Yes - 71h40m 48/506/22:20 Sep 11 X2,1 Enhanced 740 2B N14W18 1283 Eai 200 Halo 800 62h23m 67/624/09:40 Sep 11 X1,9 35* 660 2B N12E60 1302 Ekc 840 Yes 400 50h35m 94/803/20:27 Nov 11 X1,9 Enhanced? 620 2B N22E63 1339 Ekc 1400 Yes - - -07/22:38 Sep 11 X1,8 - 1300 3B N14W28 1283 Dai 230 Halo 541 38h12m 67/609/23:23 Mar 11 X1,5 - - 2B N08W09 1166 Ekc 630 No - - -22/11:01 Sep 11 X1,4 35 970 2N N13E78 1302 Eki 480 Yes 1392 - -04/03:57 Aug 11 M9,3 96 720 2B N19W36 1261 Dki 300 Halo 1500 41h58m 179/830/02:09 Jul 11 M9,3 - 180 SF N--E-- 1261 Dai 300 No - - -

Page 64: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Zonne-uitbarstingenX6,9 – 09 augustus 2011 – NOAA1263

69

Page 65: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Zonne-uitbarstingenX1,8 – 07 september 2011 – NOAA1283

70

Page 66: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Zonne-uitbarstingenX1,4 & M3,7 – 22&25 september 2011 – NOAA1302

71

Page 67: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Aurorae september-oktober 2011

73

ISS – 17 september 2011 – Madagascar & Noord Australië Maksim Braude – 26 september 2011 - Rusland

Lakefxnet – 24 oktober 2011- Michigan, USA Stephen Locke – 24 oktober 2011 – Kansas, USA

How to train your dragon – Romantic Flight – John Powell

Page 68: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Wat heeft SC24 nog te bieden?SSN-maximum eerste helft 2013 (83+/- 18)

74

Page 69: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Wat heeft SC24 nog te bieden?Grote, super en reuzegroepen

• Voor een SC24-maximum van 83:– 34 grote, 12 super en 3 reuzegroepen– Ook na het maximum (dalende tak)

75

Page 70: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

Wat heeft SC24 nog te bieden?M- en X-flares

• Voor een SSN-maximum van 83:– 713 M en 88 X-flares

• Tot 06 Nov 11: 123 M en 8 X-flares

76

Page 71: Solar Cycle 24: Midlifecrisis van een zonnecyclus?

77