Ava peamenüü

Krooni massi purse (inglise keeles coronal mass ejection, millest tuleb lühend CME) on suur ja jõuline magnetvälja ning plasma plahvatus Päikese kroonis. CMEd järgnevad tihti loidetele ja võivad esineda koos protuberantsidega. Plasma jõuab päikesetuulde ja seda saab vaadata kroonograafia piltidelt. [1][2][3]

Krooni massi purskeid seostatakse muude nähtustega Päikesel, aga nende seostest ei ole suudetud luua avalikult aktsepteeritud teooriat. CMEd tekivad tavaliselt Päikese aktiivsetes piirkondades, näiteks sageli esinevate loidetega seotud päikeselaikude gruppidest. Kui Päike on aktiivne, purskub Päikesest umbes kolm CMEd iga päev, vähem aktiivse seisu korral üks CME viie päeva jooksul. [4]

Üldine kirjeldusRedigeeri

Krooni massi pursked vabastavad nii krooni lähedale kui kaugele planeetidevahelisse ruumi suures koguses ainet ja elektromagnetilist kiirgust. Pursatud aine on magnetiseeritud plasma, mis koosneb peamiselt prootonitest ja elektronidest. Kui loited on suhteliselt kiired, on CMEd pigem aeglased. [5]

CMEd on seotud suurte muutuste või häiretega krooni magnetväljas.

PõhjusRedigeeri

Teaduslikud uurimused [6][7] on näidanud, et magnetjõujoonte taasühinemine on tihedalt seotud CMEdega ja loidetega. Magnetohüdrodünaamika teooria järgi nimetatakse magnetiliseks taasühinemiseks magnetjõujoonte järsku ümberpaigutust, kui kaks vastassuunalist magnetvälja kokku tuuakse. Taasühinemine vabastab pinges jõujoontes ladustatud energiat. Magnetjõujooned võivad väänduda spiraalsetesse struktuuridesse. Kui Päikese magnetjõujooned on järjest rohkem väändunud, väljutab CME hoogu kogudes energiat, mida tõestab CME spiraalne struktuur.[8]

Päikesel võib toimuda magnetiline taasühinemine lähestikku esinevatel magnetjõujoonte silmustel. Jõujooned ühinevad kiiresti silmusteks, jättes kruvikujulise magnetvälja ülejäänud kaartega ühendamata. Selle protsessi järsk energia vabastamine tekitab loite ja CME. Kruvikujuline magnetväli ja selles sisalduv aine purskub, moodustades CME. See seletab ka, miks CMEd ja loited esinevad Päikese aktiivsetes alades, kus magnetväljad on keskmisest palju tugevamad. 

 
Aurora borealis ulatub üle Quebeci ja Ontario 2012. aasta 8. oktoobri hommikul

Mõju MaaleRedigeeri

Kui purse on suunatud Maa poole ja jõuab selleni planeetidevahelise CMEna, põhjustab suure koguse laetud massi liikumine geomagnettorme. [9][10]

Päikese laetud osakesed põhjustavad pooluste piirkonnas virmalisi. CME võib kahjustada satelliite ja tekitada elektrikatkestusi. CME vabastatud aktiivsete prootonite mõjul vabanevad ionosfäärist vabad elektronid, eriti pooluste ligidal. Vabad elektronid võivad põhjustada raadiolainete katkemist.[11]

Füüsikalised omadusedRedigeeri

Tavalisel CMEl võib olla üks või mitu järgnevat omadust: kohad, kus elektronide tihedus on väiksem, tihe südamik ja ere eesots. Enamik purskeid tekib aktiivsetest aladest, näiteks päikeselaikude gruppidest. Seal on kinnised magnetjõujooned, kus magnetvälja tugevus on piisavalt suur, et sisaldada plasmat. Et purse saaks toimuda, peavad jõujooned olema nõrgestatud või katki tehtud. CMEd võivad esineda ka rahulikumates piirkondades. Päikesetsükli miinimumis ilmuvad CMEd Päikese ekvaatori ligidal. Aktiivsuse maksimumi ajal tekivad pursked aktiivsetes piirkondades, mille laiuste jaotus on homogeensem.

CME kiirus jääb vahemikku 20–3200 km/s, keskmise kiirusega 489 km/s, põhinedes SOHO/LASCO andmetele 1996–2003. Pursatud massi on umbes 1,6×1012 kg (3,5×1012 lb), tõenäoliselt suurem. Pursete sagedus sõltub päikesetsükli faasist: miinimumi korral toimub CME keskmiselt korra viie päeva jooksul ja maksimumi korral 3,5 korda päevas.[12]

Praegused teadmised CME kinemaatikast näitavad, et purse algab eelkiirendusfaasiga, mida iseloomustab aeglane tõusev liikumine. Sellele järgneb järsk kiirendus Päikesest eemale, kuni jõutakse konstantse kiiruseni. Osadel aeglastel CMEdel puudub kolmefaasiline evolutsioon. Nendes toimub aeglane kiirendus läbi terve lennu. XMEdel puudub tihti eelkiirendusfaas või ei ole seda võimalik vaadelda. 

Seos teiste nähtustega Päikesel Redigeeri

Krooni massi purskeid seostatakse tihti teiste Päikese nähtustega, tavaliselt järgmistega: 

  • loited
  • purskavad protuberantsid
  • krooni tumenemine
  • järsud lained kroonis
  • pursetejärgsed kaared, silmused

CME seos mõne nähtusega eelnimetatust on tavaline, aga mitte täielikult mõistetud. Näiteks on loited on CMEd tavaliselt lähedaselt seotud, aga sellest ei saada aru, kuna nähtused toimuvad kaugel. Enamikel nõrkadel loidetel ei ole nendega seotud CMEsid; kõige tugevamatel on. Mõned aeglasemad ja nõrgemad CMEd purskuvad ilma igasuguste jälgedeta loidetest. Praegu arvatakse, et samaaegselt toimuvad CMEd ja loited on põhjustatud ühest ja samast sündmusest (CME kiirenduse tippväärtus ja loite impulsiivne faas langevad kokku). Üldiselt arvatakse, et kõik sündmused on magnetvälja laialdase ümberpaigutuse või muutuste tulemus.

Teoreetilised mudelidRedigeeri

Alguses arvati, et CMEd tekivad purskuva loite soojusest, kuid hiljem selgus, et paljud CMEd ei olnud seotud loidetega ja et paljud CMEd algasid enne loidet. CMEde energia peab olema magnetiline, sest CMEd algavad kroonist (kus domineerib magnetenergia). 

On ebatõenäoline, et CME energia päästetakse valla fotosfääri magnetväljast, sest nähtuse energia on liiga kõrge selle jaoks. Seega eeldavad enamik mudeleid, et krooni magnetväljas ladustatakse energia pika aja jooksul, mis vabaneb tasakaalu puudumise korral. Siiani ei teata, milline mehhanism on õige ja vaatlused ei kitsenda mudeleid hästi. Loidete puhul on samuti teadmata, kuidas energia vabastamine toimub.

Planeetidevahelised krooni massi purskedRedigeeri

 
Illustratsioon krooni massi purske liikumisest planeetide vahel heliopausi poole

CMEd jõuavad Maani tavaliselt 1–5 päeva jooksul pärast Päikeselt purskumist. CMEd mõjuvad vastastikku Päikese tuulega ja planeetidevahelise magnetväljaga.[13] CMEd, mille kiirus ületab 500 km/s, tekitavad enda järel järsu laine kroonis. Need lained on seotud II tüüpi raadiopursetega ja neil on seos Päikese aktiivsete osakeste kiirendusega.[14][15]

Seotud missioonidRedigeeri

NASA missioon WindRedigeeri

1. novembril 1994 saatis NASA kosmoseaparaadi WIND kosmosesse, et uurida päikesetuult. Aparaat sisaldab 8 instrumenti, mis mõõdavad päikesetuule osakeste soojusenergiat, elektromagnetilist kiirgust DC kuni 13 MHz raadiolainetest ja gammakiirgust. Kuigi WIND on vanem kui 20 aastat, pakub see siiani parimat aja, nurga ja energia lahutamist. WINDi andmeid on kasutatud rohkem kui 150 publikatsioonis.

NASA missioon StereoRedigeeri

25. oktoobril 2006 saatis NASA kosmosesse Stereo, kaks identset kosmoseaparaati, mis teevad esimesi stereoskoopilisi pilte CMEst ja muust Päikese tegevusest. Stereoskoopilisi pilte võimaldab teha aparaatide üksteisest eraldatus orbiidil. Nende kaugus suurenes aastatega, nii et aasta pärast peaaegu diameetrilise vahega üksteise vastas.[16][17]

AjaluguRedigeeri

Esimesed tähelepanekudRedigeeri

Esimene suurem geomagnetiline häiring, mille tõenäoliselt põhjustas CME, langes kokku esimese vaadeldud loitega 1. septembril 1859. Praegu mõistetakse sündmuse all Carringtoni sündmust või 1859. aasta tormi Päikesel. Loide ja sellega seotud päikeselaigud olid nähtavad palju silmaga. Loidet vaatlesid inglise astronoomid R. C. Carrington ja R. Hodgson. Tormi vaadeldi Kew Gardensis asuva aparaadiga. Sama instrumendiga märgati Maa ionosfääri järsku häiret, mida põhjustasid raadiolained. Sellest ei saadud aru, sest see toimus enne röntgenikiirguse avastamist Röntgeni poolt ja ionosfääri avastamist Kennelly ja Heaviside'i poolt. Torm mõjutas USA telegraafivõrgustikku ja tekitas tulekahjusid.

Astronomical Society of the Pacific koostas aastatel 1953–1960 kogutud andmetest aastakokkuvõtteid.[18]

Esimesed selged tabamisedRedigeeri

R. Tousey tabas 14. detsembril 1971 esimest korda CME. Pilt (256 × 256 pikslit) koguti Secondary Electron Conductioni (SEC). Arvati, et pilt on vale, sest mõned piirkonnad olid normaalsest palju eredamad. Järgmisel pildil puudus ere ala. Tegemist võis olla krooni massi purskega.[19][20]

Hiljutised sündmusedRedigeeri

CME toimus 9. märtsil 1989. 13. märtsil tekkis Maal tõsine torm. See tekitas lühilaine raadiohäireid ja voolukatkestusi.

2010. aasta 1. augustil 24. päikesetsükli ajal vaatlesid Harvard-Smithsonian Center for Asrophysics (CfA) nelja suurt üksteisele järgnevat CMEd. Algne CME genereeris 1. augusti purse, mis oli seotud NOAA Aktiivse Regiooniga 1092. Seda sai näha palju silmaga. 3 päeva hiljem võis Maal näha virmalisi,mis tekkisid selle purske mõjul.

23. juulil 2012 oleks äärepealt Maad tabanud suur massiivne supertorm, mille tekitatud kahju oleks kestnud aastaid (NASA andmetel).

31. augustil 2012 Maa magnetkeskkonnaga või magnetsfääriga seotud CME tekitas 3. septembril virmalisi. Tekkisid raadiohäired.

14. oktoobril 2014 pildistasid ESA kosmoseaparaat PROBA2 ja muud instrumendid ICMEd. ESA Venus Express kogus andmeid. CME jõudis 17. oktoobril Marsini. 22. oktoobril jõudis see komeedini 67P/Churyumov–Gerasimenko, seda vaatles Rosetta. 12. novembril vaatles seda Cassini Saturnilt. Voyager 2-l on andmed mööduvast CMEst 17 kuud pärast plahvatust. Curiosity RAD instrument, Mars Odyssey, Rosetta and Cassini näitasid järsku galaktika kosmilise kiirguse langust, kui CME möödus.

Oht tulevikusRedigeeri

Peter Riley 2012. aastal avaldatud aruandes on Maa CMEga pihta saamise tõenäosus vahemikus 2012–2022 12%.[21]

Teiste tähtede krooni massi purskedRedigeeri

Teistelt tähtedelt on vaadeldud CMEsid. 2016. aastani on kõik olnud kääbustel. Võrreldes Päikesega paistavad teiste tähtede CMEd olevat harvemad nähtused. [22][23][24]

ViitedRedigeeri

  1. Christian, Eric R. (5. märts 2012). "Coronal Mass Ejections". NASA/Goddard Space Flight Center. Vaadatud 9.07.2013. 
  2. Hathaway, David H. (14. august 2014). "Coronal Mass Ejections". NASA/Marshall Space Flight Center. Vaadatud 7.07.2016. 
  3. "Coronal Mass Ejections". NOAA/Space Weather Prediction Center. Vaadatud 7.07.2016. 
  4. Fox, Nicky. "Coronal Mass Ejections". NASA/International Solar-Terrestrial Physics. Vaadatud 6.04.2011. 
  5. Gleber, Max (21. september 2014). "CME Week: The Difference Between Flares and CMEs". NASA. Vaadatud 7.07.2016. 
  6. "Scientists unlock the secrets of exploding plasma clouds on the sun". Eurekalert.org (American Physical Society). 8. november 2010. Vaadatud 7.07.2016. 
  7. Phillips, Tony, toim. (1. märts 2001). "Cannibal Coronal Mass Ejections". Science News. NASA. Vaadatud 20.03.2015. 
  8. Green, Lucie (2014). 15 Million Degrees. Viking. p. 212. ISBN 0-670-92218-8. 
  9. Baker, Daniel N. (2008). Severe Space Weather Events – Understanding Societal and Economic Impacts: A Workshop Report. National Academies Press. p. 77. ISBN 978-0-309-12769-1. doi:10.17226/12507. "These assessments indicate that severe geomagnetic storms pose a risk for long-term outages to major portions of the North American grid. John Kappenman remarked that the analysis shows "not only the potential for large-scale blackouts but, more troubling, ... the potential for permanent damage that could lead to extraordinarily long restoration times."" 
  10. Morring, Jr., Frank (14. jaanuar 2013). "Major Solar Event Could Devastate Power Grid". Aviation Week & Space Technology. pp. 49–50. "But the most serious potential for damage rests with the transformers that maintain the proper voltage for efficient transmission of electricity through the grid." 
  11. Wilson, John W.; Wood, J. S.; Shinn, Judy L.; Cucinotta, Francis A.; Nealy, John E. (august 1993). "A proposed performance index for galactic cosmic ray shielding materials". NASA. Bibcode:1993STIN...9411278W. Technical Manual 4444. 
  12. Carroll, Bradley W.; Ostlie, Dale A. (2007). An Introduction to Modern Astrophysics. San Francisco: Addison-Wesley. p. 390. ISBN 0-8053-0402-9. 
  13. Manoharan, P. K. (mai 2006). "Evolution of Coronal Mass Ejections in the Inner Heliosphere: A Study Using White-Light and Scintillation Images". Solar Physics 235 (1-2): 345–368. Bibcode:2006SoPh..235..345M. doi:10.1007/s11207-006-0100-y. 
  14. Wilkinson, John (2012). New Eyes on the Sun: A Guide to Satellite Images and Amateur Observation. Springer. p. 98. ISBN 978-3-642-22838-4. 
  15. Manchester, W. B., IV; Gombosi, T. I.; De Zeeuw, D. L.; Sokolov, I. V.; Roussev, I. I. et al. (aprill 2005). "Coronal Mass Ejection Shock and Sheath Structures Relevant to Particle Acceleration". The Astrophysical Journal 622 (2): 1225–1239. Bibcode:2005ApJ...622.1225M. doi:10.1086/427768. Originaali arhiivikoopia seisuga 5.02.2007. 
  16. Spacecraft go to film Sun in 3D BBC News, 26. oktoober 2006
  17. STEREO NASA
  18. Astronomical Society of the Pacific Visual Records
  19. Howard, Russell A. (oktoober 2006). "A Historical Perspective on Coronal Mass Ejections". Solar Eruptions and Energetic Particles. Geophysical Monograph Series 165. American Geophysical Union. Bibcode:2006GMS...165....7H. doi:10.1029/165GM03. 
  20. Howard, Russell A. (1999). "Obituary: Guenter E. Brueckner, 1934-1998". Bulletin of the American Astronomical Society 31 (5): 1596. Bibcode:1999BAAS...31.1596H. 
  21. Riley, Pete (veebruar 2012). "On the probability of occurrence of extreme space weather events". Space Weather (American Geophysical Union) 10 (2). Bibcode:2012SpWea..10.2012R. doi:10.1029/2011SW000734. 
  22. Leitzinger, M.; Odert, P.; Ribas, I. et al. (detsember 2011). "Search for indications of stellar mass ejections using FUV spectra". Astronomy & Astrophysics 536. A62. Bibcode:2011A&A...536A..62L. doi:10.1051/0004-6361/201015985. 
  23. Houdebine, E. R.; Foing, B. H.; Rodonò, M. (november 1990). "Dynamics of flares on late-type dMe stars: I. Flare mass ejections and stellar evolution". Astronomy & Astrophysics 238 (1-2): 249–255. Bibcode:1990A&A...238..249H. 
  24. Leitzinger, M.; Odert, P.; Greimel, R. et al. (september 2014). "A search for flares and mass ejections on young late-type stars in the open cluster Blanco-1". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 443 (1): 898–910. Bibcode:2014MNRAS.443..898L. arXiv:1406.2734. doi:10.1093/mnras/stu1161.