Astronomía

¿Qué es esta red en la superficie del Sol?

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Estaba revisando mi feed de redes sociales y encontré que la publicación adjunta era demasiado frecuente. La leyenda dice que esta es la mejor imagen de nuestro Sol. A modo de ejemplo, el universo de hoy es la imagen de mayor resolución jamás tomada de la superficie del Sol.

¿Por qué? ¿Cuáles son exactamente las líneas negras que parecen ser una especie de red, y se observarán tales patrones si en caso de que la estrella no sea el Sol sino alguna otra estrella? ¿Se cree que son comunes?


Las líneas oscuras son áreas más frías en el borde de las celdas de convección, donde el plasma enfriado se hunde hacia el interior del Sol. Ahora "más frío" para la superficie del Sol, todavía está bastante caliente, como se explica aquí.

Las partes amarillas son donde el plasma sube a la superficie. Cada mancha amarilla (que en realidad es del tamaño de un país) se llama gránulo, y esta apariencia de red se llama granulación.

En la parte exterior del Sol (la zona de convección en la imagen de abajo), hay convección, es decir, el plasma más caliente flota hacia la parte superior, se enfría en la superficie y se hunde hacia abajo, como en una lámpara de lava.

La existencia de una zona convectiva en la parte exterior de la estrella está determinada por la masa de la estrella, y se cree que todas las estrellas con una zona convectiva en su capa superior tienen tales patrones de granulación. Entonces, las estrellas como nuestro sol o más pequeñas tienen estos patrones.

Sin embargo, para las estrellas más grandes, la zona convectiva está en la parte interior de la estrella y la parte exterior de la estrella es la zona radiativa, por lo que es posible que no haya los mismos patrones en la superficie.


Agregaré algunos gráficos a la respuesta de @ usernumber. Desafortunadamente, todavía no podemos "tener YouTubes" por alguna razón, así que solo agregaré los enlaces.

Hay dos videos del Sol vinculados en el artículo Bad Astronomy de Phil Plait

  • DKIST primer video ligero de alta resolución de gránulos solares
  • DKIST Primer vídeo luminoso de granulación solar (gran angular).

A continuación, se muestran el mismo tipo de celdas de convección que se muestran en entornos más familiares:


La explicación de Usernumber de las regiones claras y oscuras es correcta, pero se pueden agregar más detalles sobre la granulación en otras estrellas.

Se espera granulación en otras estrellas con zonas de convección superficial, pero las propiedades y escalas de tiempo de la granulación pueden ser bastante diferentes.

En el sol, los gránulos aparecen y desaparecen en escalas de tiempo de 10 a 30 minutos y los gránulos tienen un diámetro característico de alrededor de 1500 km. Por tanto, hay alrededor de 4 millones de estos visibles en la fotosfera solar.

Se espera que el tamaño de los gránulos varíe con la altura de la escala gravitacional en la fotosfera, que es proporcional a $ T _ { rm ef} / g $. Por lo tanto, se espera que las estrellas con temperaturas más bajas (estrellas K y M) tengan gránulos más pequeños, pero se espera que las estrellas con menor gravedad superficial (subgigantes y gigantes) tengan patrones de granulación mucho más grandes (Cranmer et al. 2014).

De hecho, dado que la gravedad escala como $ R ^ {- 2} $, la relación entre el radio de la estrella y el tamaño de un gránulo se hace más pequeña a medida que la gravedad disminuye. Por lo tanto, se espera que los gigantes tengan muchos menos gránulos, pero más grandes.

Las escalas de tiempo también son diferentes. La frecuencia de granulación parece escalar con la frecuencia máxima de las oscilaciones del modo p, que a su vez se escala como $ g / sqrt {T _ { rm eff}} $, por lo que las estrellas más frías tienen una granulación de frecuencia más alta, pero las gigantes, con una gravedad superficial de 1-2 órdenes de magnitud menor, tienen patrones de granulación que cambian mucho más lentamente (Kallinger et al. 2014).

La verdad de lo anterior se ha confirmado básicamente utilizando la variabilidad integrada en el disco observada en las estrellas monitoreadas por el satélite Kepler.

Por supuesto, no se pueden obtener imágenes del patrón de granulación en estrellas distantes, excepto en aquellas estrellas con los radios más grandes y los patrones de granulación más grandes. Se ha afirmado que las variaciones de brillo de la superficie en Betelgeuse se deben a la granulación, pero las primeras imágenes realmente creíbles son del hipergigante cercano. $ pi ^ 1 $ Gruis (Paladini et al.2017). Esta estrella tiene la mitad de la temperatura del Sol y su gravedad es aproximadamente $10^5$ veces menor. Según las ideas anteriores, los gránulos deberían ser 50.000 veces más grandes que en el Sol, es decir, un diámetro de 75 millones de km.

El radio de $ pi ^ 1 $ Gru tiene unos 250 millones de km, por lo que su superficie estará cubierta por solo unos 100 gránulos, más o menos de acuerdo con lo que se observa (ver más abajo).

Imagen de infrarrojo cercano del VLT de $ pi ^ 1 $ Gru (ESO).


¿Qué es esta red en la superficie del Sol? - Astronomía

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EL SOL
Introducción al sol Estructura solar Tamaño, masa Bengalas`` Prominencias Nacimiento del sol Eclipses solares Ocupaciones,
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Introducción al sol
Nuestro sol es una estrella ubicada en el centro de nuestro Sistema Solar. Es una enorme bola giratoria de gas caliente y reacciones nucleares que ilumina la Tierra y nos proporciona calor.

La magnitud absoluta del sol (su brillo intrínseco) es +4,83. Su tipo estelar es G (una estrella que absorbe fuertes líneas metálicas en su espectro).

Los griegos llamaban al Sol "Helios", mientras que los romanos lo llamaban "Sol".

Diagrama orbital planeta-sol
Etiqueta el afelio (punto más lejano en órbita) y el perihelio (punto más cercano en órbita) de un planeta en órbita.
Respuestas Nuestro sol es una estrella amarilla de tamaño mediano que se encuentra a 93,026,724 millas (149,680,000 km o 1 unidad astronómica) de la Tierra.

La Tierra está más cerca del Sol (esto se llama perihelio) alrededor del 2 de enero de cada año (91,4 millones de millas = 147,1 millones de km) y está más lejos del Sol (esto se llama afelio) alrededor del 2 de julio de cada año (94,8 millones de millas = 152,6 millones de km).

LA TEMPERATURA DEL SOL
El núcleo del Sol puede alcanzar de 10 a 22,5 millones de grados Fahrenheit. La temperatura de la superficie es de aproximadamente 9,900 ° F (5500 ° C). La atmósfera exterior del Sol (que podemos ver durante un eclipse solar) se vuelve extremadamente caliente nuevamente, hasta 1,5 a 2 millones de grados. En el centro de las grandes manchas solares, la temperatura puede ser tan baja como 7300 ° F (4300 K, 4000 ° C). La temperatura del Sol se determina midiendo cuánta energía (tanto calor como luz) emite.

COMPOSICIÓN DEL SOL
El Sol está compuesto por aproximadamente 2 x 10 30 kilogramos de gas. Está compuesto por aproximadamente un 75% de hidrógeno y un 25% de helio. Aproximadamente el 0,1% son metales (fabricados a partir de hidrógeno mediante fusión nuclear). Esta proporción está cambiando con el tiempo (muy lentamente), a medida que continúan las reacciones nucleares, convirtiendo átomos más pequeños en átomos más masivos.

Desde que se formó el Sol hace 4.500 millones de años, ha agotado aproximadamente la mitad de su suministro inicial de hidrógeno.

Nuestro Sol es una estrella de segunda o tercera generación. Las estrellas de segunda generación no solo queman hidrógeno, también queman elementos más pesados, como helio y metales (elementos más pesados ​​que el hidrógeno y el helio), y se formaron a partir de explosiones de supernovas (los escombros de estrellas de población II que explotaron).

El elemento helio recibió su nombre del Sol (llamado "Helios" en griego) porque se descubrió por primera vez en el Sol. El helio es abundante en el Sol pero raro en la Tierra. El elemento helio fue descubierto por Jules Janssen durante el eclipse solar total de 1868 cuando detectó una nueva línea en el espectro de absorción solar. Norman Lockyer sugirió el nombre helio.

La composición del Sol se estudia mediante espectroscopia en la que se estudia la luz visible (el espectro) del Sol.

PRODUCCIÓN DE ENERGÍA NUCLEAR
En el núcleo del Sol, la fusión nuclear produce enormes cantidades de energía a través del proceso de conversión de núcleos de hidrógeno en núcleos de helio (fusión nuclear).

Aunque la producción nuclear del sol no es del todo consistente, cada segundo el Sol convierte alrededor de 600.000.000 de toneladas de núcleos de hidrógeno en núcleos de helio. Estas reacciones de fusión convierten parte de la masa de estos átomos (aproximadamente 4 millones de toneladas) en energía y liberan una enorme cantidad de esta energía térmica y luminosa en el Sistema Solar. En estas reacciones de fusión, el Sol pierde 4 millones de toneladas de masa por segundo. El Sol se quedará sin combustible en unos 5.000 millones (5.000.000.000) de años. Cuando esto suceda, el Sol explotará en una nebulosa planetaria, una capa gigante de gas que destruirá los planetas del Sistema Solar (incluida la Tierra).

EDAD DEL SOL
El Sol se formó hace 4.500 millones de años, cuando el sistema solar se fusionó a partir de una nube de gas y polvo.

ESTUDIANDO EL SOL
Los astrónomos estudian el Sol utilizando instrumentos especiales. Los científicos analizan cómo y por qué la cantidad de luz del Sol varía con el tiempo, el efecto de la luz del Sol en el clima de la Tierra, las líneas espectrales, el campo magnético del Sol, el viento solar y muchos otros fenómenos solares. Las regiones exteriores del Sol (la corona) se estudian durante los eclipses solares.

¡NUNCA MIRE DIRECTAMENTE AL SOL! Mirar al sol puede cegarlo o causar cataratas.

EXPLORACION SOLAR
La nave espacial Ulysses, una misión conjunta de la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA), fue lanzada desde el transbordador espacial en octubre de 1990 para explorar el sol. Ha estudiado el magnetismo del sol, las prominencias solares y las eyecciones de masa coronal (orbitando sobre el polo sur del Sol en 1994 y sobre el polo norte en 1995), y completará una segunda órbita solar en diciembre de 2001.


Pensando por adelantado

Durante la mayor parte del siglo XX, los agujeros negros parecían material de ciencia ficción, retratados como monstruosos aspiradores que consumían toda la materia a su alrededor o como túneles de un universo a otro. Pero la verdad sobre los agujeros negros es casi más extraña que la ficción. A medida que continuamos nuestro viaje hacia el universo, descubriremos que los agujeros negros son la clave para explicar muchos objetos misteriosos y notables, incluidas las estrellas colapsadas y los centros activos de galaxias gigantes.

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    • Autores: Andrew Fraknoi, David Morrison, Sidney C. Wolff
    • Editor / sitio web: OpenStax
    • Título del libro: Astronomía
    • Fecha de publicación: 13 de octubre de 2016
    • Ubicación: Houston, Texas
    • URL del libro: https://openstax.org/books/astronomy/pages/1-introduction
    • URL de la sección: https://openstax.org/books/astronomy/pages/24-thinking-ahead

    © 27 de enero de 2021 OpenStax. El contenido de los libros de texto producido por OpenStax tiene una licencia Creative Commons Attribution License 4.0. El nombre de OpenStax, el logotipo de OpenStax, las portadas de libros de OpenStax, el nombre de OpenStax CNX y el logotipo de OpenStax CNX no están sujetos a la licencia Creative Commons y no pueden reproducirse sin el consentimiento previo y expreso por escrito de Rice University.


    La teoría de la relatividad general de Einstein # 8217 predice que la longitud de onda de la radiación electromagnética se alargará a medida que salga de un pozo gravitacional. Los fotones deben gastar energía para escapar, pero al mismo tiempo siempre deben viajar a la velocidad de la luz, por lo que esta energía debe perderse mediante un cambio de frecuencia en lugar de un cambio de velocidad. Si la energía del fotón disminuye, la frecuencia también disminuye. Esto corresponde a un aumento en la longitud de onda del fotón, o un cambio al extremo rojo del espectro electromagnético & # 8211, de ahí el nombre: desplazamiento al rojo gravitacional. Este efecto se confirmó en experimentos de laboratorio realizados en la década de 1960.

    Lo contrario también es cierto. La longitud de onda observada de un fotón que cae en un pozo gravitacional se acortará o gravitacionalmente & # 8216 blueshifted & # 8217, a medida que gana energía.

    Como ejemplo, tomemos la estrella enana blanca Sirio B, con un campo gravitacional

    100,000 veces más fuerte que la Tierra & # 8217s. Aunque suena extremo, todavía se considera un campo relativamente débil, y el corrimiento al rojo gravitacional se puede aproximar mediante:

    dónde z es el corrimiento al rojo gravitacional, GRAMO es la constante gravitacional de Newton, METRO es la masa del objeto, r es la distancia de inicio del fotón desde METRO, y C es la velocidad de la luz. En este caso, el corrimiento al rojo gravitacional sufrido por un fotón emitido desde la superficie de la estrella es un diminuto 3 & # 215 10 -4. En otras palabras, las longitudes de onda se desplazan menos de una parte en 30.000.

    Para la radiación emitida en un campo gravitacional fuerte, como la de la superficie de una estrella de neutrones o cerca del horizonte de eventos de un agujero negro, el corrimiento al rojo gravitacional puede ser muy grande y viene dado por:

    Estudia astronomía en línea en la Universidad de Swinburne
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    ¿Qué es esta red en la superficie del Sol? - Astronomía

    La fotosfera es la superficie visible del Sol con la que estamos más familiarizados. Dado que el Sol es una bola de gas, esta no es una superficie sólida, sino que en realidad es una capa de unos 100 km de espesor (muy, muy, delgada en comparación con los 700.000 km de radio del Sol). Cuando miramos el centro del disco del Sol, miramos directamente hacia adentro y vemos regiones algo más calientes y brillantes. Cuando miramos la extremidad, o borde, del disco solar, vemos luz que ha tomado un camino oblicuo a través de esta capa y solo vemos a través de las regiones superior, más fría y más tenue. Esto explica el "oscurecimiento de la extremidad" que aparece como un oscurecimiento del disco solar cerca de la extremidad.

    Se pueden observar varias características en la fotosfera con un telescopio simple (junto con un buen filtro para reducir la intensidad de la luz solar a niveles observables de manera segura). Estas características incluyen las manchas solares oscuras, las fáculas brillantes y los gránulos. También podemos medir el flujo de material en la fotosfera usando el efecto Doppler. Estas mediciones revelan características adicionales como supergránulos, así como flujos a gran escala y un patrón de ondas y oscilaciones.

    El Sol gira sobre su eje una vez cada 27 días. Esta rotación se detectó por primera vez al observar el movimiento de las manchas solares en la fotosfera. El eje de rotación del Sol está inclinado alrededor de 7,15 grados desde el eje de la órbita de la Tierra, por lo que vemos más del polo norte del Sol en septiembre de cada año y más de su polo sur en marzo.

    Dado que el Sol es una bola de gas, no tiene que girar rígidamente como lo hacen los planetas sólidos y las lunas. De hecho, las regiones ecuatoriales del Sol rotan más rápido (tardando unos 24 días) que las regiones polares (que rotan una vez en más de 30 días). La fuente de esta "rotación diferencial" es un área de investigación actual en astronomía solar.


    Clima espacial

    El Sol es la fuente del viento solar, un flujo de gases del Sol que pasa junto a la Tierra a velocidades de más de 500 km por segundo (un millón de millas por hora). Las perturbaciones del viento solar sacuden el campo magnético de la Tierra y bombean energía a los cinturones de radiación. Las regiones de la superficie del Sol a menudo se encienden y emiten luz ultravioleta y rayos X que calientan la atmósfera superior de la Tierra. Este "clima espacial" puede cambiar las órbitas de los satélites y acortar la vida útil de las misiones. El exceso de radiación puede dañar físicamente los satélites y representar una amenaza para los astronautas. Sacudir el campo magnético de la Tierra también puede causar sobrecargas de corriente en las líneas eléctricas que destruyen equipos y cortan la energía en grandes áreas. A medida que nos volvamos más dependientes de los satélites en el espacio, sentiremos cada vez más los efectos del clima espacial y necesitaremos predecirlo.


    La superficie del sol

    El Sol puede parecer amarillo y liso en nuestro cielo, pero en realidad tiene una "superficie" bastante moteada. En realidad, el Sol no tiene una superficie dura como la conocemos en la Tierra, sino que tiene una capa exterior de un gas electrificado llamado "plasma" que parece ser una superficie. Contiene manchas solares, prominencias solares y, a veces, se agita con explosiones llamadas llamaradas. ¿Con qué frecuencia ocurren estos puntos y brotes? Depende de dónde se encuentre el Sol en su ciclo solar. Cuando el Sol está más activo, está en "máximo solar" y vemos muchas manchas solares y estallidos. Cuando el Sol se calma, está en "mínimo solar" y hay menos actividad. De hecho, durante esos momentos, puede parecer bastante insípido durante largos períodos de tiempo.


    Superficie y estructura

    La superficie de la Tierra es muy joven, esto significa que la superficie cambió mucho desde que se formó por primera vez. La erosión y los procesos tectónicos, como los terremotos, por ejemplo, destruyen, recrean y remodelan la mayor parte de la superficie de la Tierra.

    La Tierra es actualmente el único planeta conocido donde el agua puede existir en forma líquida en la superficie. La mayor parte de nuestro planeta está cubierta por agua, alrededor del 71%. Los vastos océanos mantienen estables las temperaturas en la Tierra, y esto es crucial para el mantenimiento de la vida. El agua es esencial para la vida, al menos tal como la conocemos.

    El agua también es responsable de la mayor parte de la erosión y meteorización de los continentes de la Tierra, un proceso que es único en nuestro Sistema Solar. Nuestra Tierra tiene cuatro capas principales principales: un núcleo interno en el centro, un núcleo externo que lo envuelve, el manto y la corteza.


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    . Hablo de la esfera celeste, los movimientos del Sol (días solares y siderales, zonas horarias, ecuación de tiempo y estaciones), movimientos de la Luna (fases y eclipses, incluidas mis propias imágenes de algunos eclipses solares) y movimientos planetarios. Actualizar: diagramas y animaciones adicionales para describir las fases de la luna.

    . Me centro en el auge de la ciencia moderna en Europa, desde los antiguos griegos hasta Kepler.

    . Se discuten las leyes del movimiento de Newton y su ley de la gravedad. Se cubren las aplicaciones de esas leyes (especialmente la gravedad) (por ejemplo, medir las masas de planetas y estrellas, movimiento orbital, viajes interplanetarios, mareas, etc.). Actualizar: diagrama adicional para la sección de órbitas.

    . Discuto las teorías de la relatividad especial y la relatividad general de Einstein. Los conceptos de espacio-tiempo y gravedad como una deformación del espacio-tiempo se introducen junto con pruebas de observación de sus teorías, incluida la búsqueda de ondas de gravedad con LIGO. Actualizar: Descubrimientos de LIGO / Virgo.

    . Propiedades generales de la luz, definición de frecuencia, espectro, temperatura. Producción de luz: espectros continuos (térmicos), líneas de emisión, líneas de absorción y el modelo de Bohr para el átomo. Efecto Doppler y por qué se deben usar líneas espectrales para medir los cambios Doppler. Actualizaciones: agregó el recuadro "¿Cómo se hace eso?" para calcular las energías de los fotones para los saltos en un átomo. También enlaces a interactivos sobre tipos de espectros.

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    . Este capítulo es una introducción a la ciencia planetaria. Discuto las técnicas que usan los astrónomos para averiguar sobre los planetas, sus atmósferas (lo que determina si una atmósfera se adhiere al comportamiento de los gases lo que determina la temperatura de la superficie, las capas de la atmósfera, el transporte de energía, los efectos de las nubes, las montañas y los océanos. agentes del cambio climático con retroalimentación y apariencia), sus campos magnéticos (la teoría de la dinamo magnética) y sus interiores, incluidas las fuerzas geológicas que actúan remodelando sus superficies. En una sección separada me centro en una comparación entre las atmósferas de la Tierra, Venus y Marte y por qué ahora son tan radicalmente diferentes entre sí (efecto invernadero, ciclo del carbono, refrigerador descontrolado, invernadero descontrolado, etc.) La discusión de Marte ahora incluye pruebas de agua líquida en hielo de agua pasada y subterránea. La discusión sobre la Tierra ahora incluye el papel de la tectónica de placas en el ciclo del carbono, evidencia de la contribución humana al dióxido de carbono atmosférico y al aumento observado de la temperatura global. Hay enlaces a dos diagramas de flujo: una comparación Tierra-Venus-Marte y un diagrama de flujo de los cálculos necesarios para determinar si una atmósfera se mantiene durante miles de millones de años. Termino el capítulo con una discusión sobre las principales lunas del sistema solar y los sistemas de anillos. Actualizaciones: sección de tiempo vs. clima, campos magnéticos, recursos de terremotos, recursos de discusión sobre el cambio climático, lunas jovianas, anillos, Marte y arreglar enlaces rotos a sitios web externos (tarea interminable porque otros sitios web no tienen estructuras estables).

    Álbum de fotos Beautiful Planet de la fotografía de la naturaleza tiene imágenes de montañas, lagos, arroyos, cascadas, árboles grandes, flores, auroras, otras imágenes de paisajes y algunas imágenes de insectos y ranas. La mayoría de las imágenes son del oeste de Estados Unidos, pero algunas también son del este de Australia y las auroras son de Fairbanks, Alaska. Los conjuntos de fotografías del parque nacional incluyen: Crater Lake, Bryce Canyon, Grand Canyon, Zion, Grand Teton, Yellowstone, Devils Tower y Glacier. El resto del álbum son de varios lugares hermosos en el oeste de Estados Unidos y el este de Australia.

    Respuestas a los escépticos del calentamiento global es una sección separada sobre el debate sobre el cambio climático entre el público en general. Es no parte del libro de texto regular. Además, es un breve documento PDF "Cómo lo sé" con enlaces incrustados que explican por qué acepto la conclusión de que el clima de la Tierra está cambiando y que los humanos desempeñan un papel: solo se necesita una hoja de papel para imprimir. Después de un invierno húmedo en 2016-17, el artículo de California Water Future explica por qué todavía es necesaria la conservación del agua.

    . Se introducen los conceptos básicos de los meteoritos, asteroides y cometas y cómo pueden decirnos el `` cuándo '' y el `` cómo '' de la formación del sistema solar. Al final hay una exploración de los otros sistemas planetarios. Actualizaciones: Misión Rosetta al cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko, New Horizons en Plutón y exoplanetas.

    . Notas sobre las propiedades de las estrellas y cómo las determinamos. Cosas como distancias a las estrellas, sus masas, radios, composición y velocidades. También diagrama HR, tipos espectrales y paralaje espectroscópico. Los peligros de los efectos de selección y las muestras sesgadas también se discuten con la aplicación de encontrar cómo es una estrella típica. Actualizar: ajustar a la sección Ley del cuadrado inverso.

    . Este capítulo cubre: El Sol, el interior de las estrellas y la fusión nuclear, los neutrinos, el problema de los neutrinos solares y la heliosismología. El concepto de equilibrio hidrostático se utiliza para explicar la relación masa-luminosidad y la razón del corte de masa en los extremos alto y bajo. Actualizaciones: Imágenes del eclipse solar de 2017, enlaces rotos arreglados a sitios web externos y recursos adicionales agregados.

    . Este capítulo cubre: evolución estelar (las nueve etapas) y remanentes estelares (enanas blancas, estrellas de neutrones, agujeros negros). Actualizaciones: material adicional y diagramas en la sección de nucleosíntesis estelar, resultados de LIGO / Virgo sobre agujeros negros y enlaces rotos fijos a sitios web externos.

    . Este capítulo cubre: el polvo y el gas entre las estrellas y cómo usamos la línea de radiación de 21 cm para mapear la galaxia. Además, la estructura de la Vía Láctea, nuestro lugar en ella y cómo determinamos estas cosas. También se discuten la curva de rotación y la existencia del halo de materia oscura, las poblaciones estelares y el centro galáctico. Actualizaciones: Se corrigieron enlaces rotos a sitios web externos y contenido actualizado en Cefeidas y secciones centrales de agujeros negros supermasivos.

    . Este capítulo cubre: las características de otras galaxias normales, galaxias activas y encontrar distancias a otras galaxias (esto incluye la escala de escala de distancias). Además, se cubre la estructura a gran escala (cúmulos de galaxias y colisiones y supercúmulos). Actualizaciones: Se corrigieron enlaces rotos a sitios web externos y material actualizado sobre la materia oscura en las galaxias, los orígenes de las galaxias, las colisiones de galaxias y las fusiones de amplificadores, la estructura a gran escala (supercúmulos), las simulaciones de supercomputadoras de los movimientos de las galaxias y la evolución de los amplificadores, imágenes del agujero negro supermasivo de M87 con el Event Horizon Telescope, y la página & quot; Pasos a la constante de Hubble & quot.

    . Este capítulo cubre la cosmología: el estudio de la naturaleza, el origen y la evolución del universo en su conjunto. El tema de la escalera de escala de distancia se trata en el documento Pasos para la constante de Hubble. Hablo de la paradoja de Olbers, la radiación cósmica de fondo de microondas, el destino del universo (abierto o cerrado), la materia oscura, la energía oscura, la inflación y la constante cosmológica. Actualizaciones: Se corrigieron enlaces rotos a sitios web externos y material actualizado sobre radiación de fondo de microondas cósmico de la misión Planck, observaciones de las primeras galaxias, materia oscura, espectro de potencia de temperatura (también se agregó un gráfico de la publicación de datos final de Planck 2018), discusión de BICEP2, energía oscura y tensión Mediciones de la constante de Hubble.

    Apéndices

    Momento angular en astronomía. Defino el momento angular y doy varios ejemplos de momento angular en astronomía: la segunda ley de movimiento orbital de Kepler, el sistema Tierra-Luna, estrellas de neutrones que giran rápidamente, disco de acreción en un sistema binario y una nube galáctica colapsada.

    Revisión rápida de matemáticas. Aquí hay un repaso rápido de algunas matemáticas básicas: trabajar con fracciones y porcentajes, exponentes, raíces, potencias de diez, trabajar con números realmente GRANDES o muy pequeños: notación científica y el sistema métrico. Supongo que el lector ha tenido estas cosas antes, por lo que la ejecución rápida será suficiente para refrescar la memoria inactiva.

    Mesas. Constantes astronómicas, constantes físicas, planetas (propiedades orbitales, características físicas, atmósferas), 100 estrellas más cercanas y 100 estrellas más brillantes vistas desde la Tierra.

    Glosario. Definiciones de términos astronómicos utilizados en este sitio web.

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    Última actualización de esta página: 15 de enero de 2021
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    La disminución de la actividad solar puede traer una nueva Edad de Hielo para 2030

    Esta imagen del Sol fue tomada por la misión de Observaciones de Dinámica Solar de la NASA el 15 de julio de 2015, a una longitud de onda de 304 Angstroms. Crédito de la imagen: Observaciones de dinámica solar de la NASA. La llegada de un frío intenso similar al que arrasó durante la & # 8220Pequeña Edad del Hielo & # 8221, que congeló el mundo durante el siglo XVII y principios del XVIII, se espera para los años 2030 & mdash2040. Estas conclusiones fueron presentadas por el profesor V.Zharkova (Universidad de Northumbria) durante la Reunión Nacional de Astronomía en Llandudno, Gales, por el grupo internacional de científicos, que también incluye a la Dra.Helen Popova del Instituto de Física Nuclear Skobeltsyn y de la Facultad de Física de la Lomonosov Moscow State University, Professor Simon Shepherd of Bradford University and Dr Sergei Zharkov of Hull University.

    It is known that the Sun has its own magnetic field, the amplitude and spatial configuration of which vary with time. The formation and decay of strong magnetic fields in the solar atmosphere results in the changes of electromagnetic radiation from the Sun, of the intensity of plasma flows coming from the Sun, and the number of sunspots on the Sun’s surface. The study of changes in the number of sunspots on the Sun’s surface has a cyclic structure vary in every 11 years that is also imposed on the Earth environment as the analysis of carbon-14, beryllium-10 and other isotopes in glaciers and in the trees showed.

    There are several cycles with different periods and properties, while the 11-year cycle, the 90-year cycle are the best known of them. The 11-year cycle appears as a cyclical reduction in stains on the surface of the Sun every 11 years. Its 90-year variation is associated with periodic reduction in the number of spots in the 11-year cycle in the 50-25%. In 17th century, though, there was a prolonged reduction in solar activity called the Maunder minimum, which lasted roughly from 1645 to 1700. During this period, there were only about 50 sunspots instead of the usual 40-50 thousand sunspots. Analysis of solar radiation showed that its maxima and minima almost coincide with the maxima and minima in the number of spots. In this 1677 painting by Abraham Hondius, “The Frozen Thames, looking Eastwards towards Old London Bridge,” people are shown enjoying themselves on the ice. In the 17th century there was a prolonged reduction in solar activity called the Maunder minimum, which lasted roughly from 1645 to 1700. During this period, there were only about 50 sunspots recorded instead of the usual 40-50 thousand. Image credit: Museum of London. In the current study published in 3 peer-reviewed papers the researchers analysed a total background magnetic field from full disk magnetograms for three cycles of solar activity (21-23) by applying the so-called “principal component analysis”, which allows to reduce the data dimensionality and noise and to identify waves with the largest contribution to the observational data. This method can be compared with the decomposition of white light on the rainbow prism detecting the waves of different frequencies. As a result, the researchers developed a new method of analysis, which helped to uncover that the magnetic waves in the Sun are generated in pairs, with the main pair covering 40% of variance of the data (Zharkova et al, 2012, MNRAS). The principal component pair is responsible for the variations of a dipole field of the Sun, which is changing its polarity from pole to pole during 11-year solar activity.

    The magnetic waves travel from the opposite hemisphere to the Northern Hemisphere (odd cycles) or to Southern Hemisphere (even cycles), with the phase shift between the waves increasing with a cycle number. The waves interacts with each other in the hemisphere where they have maximum (Northern for odd cycles and Southern for even ones). These two components are assumed to originate in two different layers in the solar interior (inner and outer) with close, but not equal, frequencies and a variable phase shift (Popova et al, 2013, AnnGeo).

    The scientists managed to derive the analytical formula, describing the evolution of these two waves and calculated the summary curve which was linked to the variations of sunspot numbers, the original proxy of solar activity, if one used the modulus of the summary curve (Shepherd et al, 2014, ApJ). By using this formula the scientists made first the prediction of magnetic activity in the cycle 24, which gave 97% accuracy in comparison with the principal components derived from the observations.

    Inspired by this success, the authors extended the prediction of these two magnetic waves to the next two cycle 25 and 26 and discovered that the waves become fully separated into the opposite hemispheres in cycle 26 and thus have little chance of interacting and producing sunspot numbers. This will lead to a sharp decline in solar activity in years 2030&mdash2040 comparable with the conditions existed previously during the Maunder minimum in the XVII century when there were only about 50-70 sunspots observed instead of the usual 40-50 thousand expected.

    The new reduction of the solar activity will lead to reduction of the solar irradiance by 3W/m 2 according to Lean (1997). This resulted in significant cooling of Earth and very severe winters and cold summers. “Several studies have shown that the Maunder Minimum coincided with the coldest phase of global cooling, which was called “the Little Ice Age”. During this period there were very cold winters in Europe and North America. In the days of the Maunder minimum the water in the river Thames and the Danube River froze, the Moscow River was covered by ice every six months, snow lay on some plains year round and Greenland was covered by glaciers” – says Dr Helen Popova, who developed a unique physical-mathematical model of the evolution of the magnetic activity of the Sun and used it to gain the patterns of occurrence of global minima of solar activity and gave them a physical interpretation.

    If the similar reduction will be observed during the upcoming Maunder minimum this can lead to the similar cooling of the Earth atmosphere. According to Dr Helen Popova, if the existing theories about the impact of solar activity on the climate are true, then this minimum will lead to a significant cooling, similar to the one occurred during the Maunder minimum.

    However, only the time will show soon enough (within the next 5-15 years) if this will happen.

    Dr. Helen Popova of the Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics and of the Faculty of Physics of the Lomonosov Moscow State University. Image credit: Lomonosov Moscow State University. “Given that our future minimum will last for at least three solar cycles, which is about 30 years, it is possible, that the lowering of the temperature will not be as deep as during the Maunder minimum. But we will have to examine it in detail. We keep in touch with climatologists from different countries. We plan to work in this direction”, Dr Helen Popova said.

    The notion that solar activity affects the climate, appeared long ago. It is known, for example, that a change in the total quantity of the electromagnetic radiation by only 1% can result in a noticeable change in the temperature distribution and air flow all over the Earth. Ultraviolet rays cause photochemical effect, which leads to the formation of ozone at the altitude of 30-40 km. The flow of ultraviolet rays increases sharply during chromospheric flares in the Sun. Ozone, which absorbs the Sun’s rays well enough, is being heated and it affects the air currents in the lower layers of the atmosphere and, consequently, the weather. Powerful emission of corpuscles, which can reach the Earth’s surface, arise periodically during the high solar activity. They can move in complex trajectories, causing aurorae, geomagnetic storms and disturbances of radio communication.

    By increasing the flow of particles in the lower atmospheric layers air flows of meridional direction enhance: warm currents from the south with even greater energy rush in the high latitudes and cold currents, carrying arctic air, penetrate deeper into the south. In addition, the solar activity affects the intensity of fluxes of galactic cosmic rays. The minimum activity streams become more intense, which also affects the chemical processes in the Earth’s atmosphere

    The study of deuterium in the Antarctic showed that there were five global warmings and four Ice Ages for the past 400 thousand years. The increase in the volcanic activity comes after the Ice Age and it leads to the greenhouse gas emissions. The magnetic field of the Sun grows, what means that the flux of cosmic rays decreases, increasing the number of clouds and leading to the warming again. Next comes the reverse process, where the magnetic field of the Sun decreases, the intensity of cosmic ray rises, reducing the clouds and making the atmosphere cool again. This process comes with some delay.

    Dr Helen Popova responds cautiously, while speaking about the human influence on climate.

    “There is no strong evidence, that global warming is caused by human activity. The study of deuterium in the Antarctic showed that there were five global warmings and four Ice Ages for the past 400 thousand years. People first appeared on the Earth about 60 thousand years ago. However, even if human activities influence the climate, we can say, that the Sun with the new minimum gives humanity more time or a second chance to reduce their industrial emissions and to prepare, when the Sun will return to normal activity”, Dr Helen Popova summarised.