Aurora boreală

  • View
    132

  • Download
    12

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Prezentare power point despre aurora boreala.

Transcript

  • Aurora borealEduard Falo-2011-Aciunea cmpului electromagnetic asupra sistemelor complexe- Proiect -

  • CuprinsMecanism

    1.1 Aurora polar terestr 1.2 Aurora artificial 1.3 Aurora extra-terestr

    Istoricul cercetrilor Fenomenul n cultura popular 3.1 Sunetele aurorei

  • Aurora polar este un fenomen optic ce const ntr-o strlucire intens observat pe cerul nocturn n regiunile din proximitatea zonelor polare, ca rezultat al impactului particulelor de vnt solar n cmpul magnetic terestru. Cnd apare n emisfera nordic, fenomenul e cunoscut sub numele de aurora boreal, termen folosit iniial de Galileo Galilei, cu referire la zeia roman a zorilor, Aurora, i la titanul care reprezenta vnturile, Boreas. Apare n mod normal n intervalele septembrie-octombrie i martie-aprilie. n emisfera sudic, fenomenul poart numele de auror austral, dup James Cook.Fenomenul nu este exclusiv terestru, fiind observat i pe alte planete din sistemul solar, precum Jupiter, Saturn, Marte i Venus. Totodat, fenomenul este de origine natural, dei poate fi reprodus artificial prin explozii nucleare sau n laborator.

  • 1. MecanismAurora apare n mod obinuit att ca o strlucire difuz ct i ca o cortin extins n spaiu orizontal. Cteodat se formeaz arcuri care i pot schimba forma permanent. Fiecare cortin este compus dintr-o serie de raze paralele i aliniate pe direcia liniilor de cmp magnetic, sugernd faptul c fenomenul de pe planeta noastr este aliniat cu cmpul magnetic terestru. De asemenea, variabilitatea unor anumii factori poate determina formarea de linii aurore de tonaliti i culori diferite.

  • 1.1 Aurora polar terestr Aurora polar terestr e provocat de ciocnirea unor particule ncrcate electric din magnetosfer cu atomi din straturile superioare ale atmosferei terestre, aflate la altitudini de peste 80 km. Aceste particule electrice au o energie de 1 pn la 15 keV iar coliziunea lor cu atomii de gaz din atmosfer determin energizarea acestora din urm. Prin fiecare coliziune o parte din energia particulei este transmis atomului atins, ntr-un proces de ionizare, disociere i excitare a particulelor. n timpul ionizrii, electronii se desprind de atom, care ncarc energie i determin un efect de ionizare de tip domino n ali atomi. Excitaia rezult n emisie, ducnd atomul n stri instabile, dat fiind c acetia emit lumin n frecvene specifice cnd se stabilizeaz. Dac procesul de stabilizare a oxigenului dureaz pn la o secund, azotul se stabilizeaz i emite lumin instantaneu. Acest proces, esenial n formarea ionosferei terestre, este comparabil cu cel ce st la baza ecranului de televizor: electronii ating suprafaa de fosfor, alternd nivelul de energie al moleculelor, fapt ce provoaca emisia de lumin.

  • n general, efectul luminos este dominat de emisia atomilor de oxigen din straturile superioare ale atmosferei (aproximativ 200 de kilometri altitudine), care produce tonalitatea verde. Cnd se produc furtuni puternice, straturile inferioare ale atmosferei sunt atinse de vntul solar (la aproximativ 100 de kilometri altitudine), fapt ce duce la emisia n rou a atomilor de azot (predominant) i oxigen. Atomii de oxigen emit tonaliti de culori variate, dei, de cele mai multe ori, se ntlnesc roul sau verdele.Fenomenul poate aprea i ca o luminescen ultraviolet, violet sau albastr, datorat atomilor de azot, prima dintre acestea putnd fi foarte bine observat din spaiu (dar nu de pe Pmnt, pentru c atmosfera absoarbe razele UV). Satelitul NASA Polar a observat efectul n raze X, imaginile ilustrnd precipitaii de electroni de energie ridicat.Interaciunea ntre moleculele de oxigen i azot, ambele generatoare de tonaliti ale culorii verde, creeaz efectul de linie verde auroral. n acelai fel, interaciunea dintre aceti atomi poate produce efectul de linie roie auroral, dei mai rar i prezent n altitudini mai ridicate.

  • Planeta noastr este atins permanent de vnturi solare, fluxuri rarefiate de plasm cald (gaz de electroni liberi i cationi) emise de Soare n toate direciile, ca rezultat al temperaturii nalte a coroanei solare. Pe durata furtunilor magnetice, fluxurile pot fi mai puternice, asemenea cmpului magnetic interplanetar aprut ntre dou corpuri celeste, determinnd conturbarea ionosferei n rspuns la furtuni. Asemenea tulburri afecteaz calitatea comunicaiilor radio sau a sistemelor de navigare, putnd afecta astronauii din aceste regiuni, celulele solare ale sateliilor artificiali, indicaia busolelor i aciunea radarelor. Aciunea ionosferei este complex i dificil de modelat, ngreunnd prezicerea fenomenelor de acest tip. Magnetosfera terestr este o regiune din spaiu dominat de cmp magnetic. Ea se constituie ca un obstacol n drumul vntului solar, cauznd dispersarea sa pe sensul de ntoarcere. Limea sa este de aproximativ 190000 Km, iar n timpul nopilor o coad magnetic se extinde pe distane chiar i mai mari.Aurorele sunt ncadrate n general n regiuni cu format oval, apropiate polurilor magnetice. Cnd activitatea efectului este calm, regiunea dispune de o dimensiune medie de 3 mii de kilometri, putnd varia pn la 4 sau 5 mii de kilometri cnd vnturile solare se intensific.

  • Sursa de energie a aurorelor este dat de vnturile solare care circul pe Terra. Att magnetosfera, ct i vnturile solare pod conduce electricitate. Este cunoscut faptul c dac dou conductoare electrice legate ntr-un circuit electric sunt introduse ntr-un cmp magnetic, iar unul dintre ele se deplaseaz n jurul celuilalt, n circuit este generat un curent electric. Generatoarele electrice i dinamurile utilizeaz acest principiu, ns conductoarele tradiionale pot fi nlocuite de plasme sau chiar alte fluide. n acest context, vntul solare i magnetosfera sunt fluide conductoare de electricitate cu micare relativ, fiind astfel capabile s genereze curent electric, care produce efect luminos.Cum polurile magnetice i geografice ale planetei noastre nu sunt aliniate, n acelai fel regiunile aurorale nu sunt aliniate cu polul geografic. Cele mai bune puncte de observaie a aurorelor se gsesc n Canada pentru aurorele boreale i pe insula Tazmania sau n sudul Noii Zeelande pentru aurorele australe.

  • 1.2 Auror artificial

    Aurorele se pot forma prin explozii nucleare n straturile superioare ale atmosferei. Acest fenomen a fost demonstrat prin aurora artificial creat n urma testului nuclear american Starfish Prime la 9 iulie 1962. Atunci, cerul din regiunea Oceanului Pacific a fost iluminat de o auror pentru mai mult de apte minute. Acest efect a fost anticipat de omul de tiin Nicholas Christofilos, care lucrase la alte proiecte referitoare la exploziile nucleare. Potrivit veteranului american Cecil R. Coale, anumite hoteluri din Hawaii au organizat petreceri ale bombei curcubeu pe acoperiurile lor pentru a acompania proiectul Starfish Prime, contrazicnd rapoartele oficiale care indicau aurora artificial ca improbabil. Fenomenul a fost filmat pe Insula Samoa, situat la o distan de 3200 Km de insula Johnston, locaia exploziei.

  • Simulri ale efectului n laborator au nceput s fie produse la finalul secolului XIX de ctre omul de tiin norvegian Kristian Birkeland, care a demonstrat, utiliznd o camer de vid ntr-o sfer, c electronii erau atrai de regiunile polare ale sferei. Recent, cercettorii au reuit s creeze un efect auroral de culoare verde, cu vizibilitate redus pe Terra, emind raze radio pe cerul nocturn. La fel ca n cazul fenomenului natural, particulele atingeau ionosfera, stimulnd electronii din plasm. La ciocnirea electronilor cu atmosfera terestr erau emise razele de lumin. Acest experiment a adus noi informaii despre efectele ionosferei n comunicaiile prin radio. Aurora artificial observat cu o camera fotosensibil

  • 1.3 Aurora extra-terestr

    Att Jupiter ct i Saturn posed cmpuri magnetice mult mai puternice dect cele terestre i dispun ambele de centuri de radiaii. Efectul de auror polar a fost observat pe ambele planete, mai clar, cu telescopul Hubble.Aceste efecte de auror par s fie provocate de vnturile solare. Pe de alt parte, lunile planetei Jupiter, n special Io, sunt la rndul lor surse importante productoare de aurore. Aurorele sunt formate de curenii electrici din cmpul magnetic, generai de mecanismul de dinam relativ la micrile de rotaie a planetei i de translaie a lunii sale. n particular, Io are vulcani activi i o ionosfer, iar curenii si genereaz emisii de unde radio, fenomen studiat din 1955.

  • Ca i cele terestre, aurorele de pe Saturn creeaz regiuni ovale totale sau pariale n jurul polului magnetic. Pe de alt parte, aurorele produse pe aceast planet dureaz de obicei zile, spre deosebire de cele terestre care dureaz abia cteva minute. Evidenele arat c emisiile de lumin din cadrul fenomenelor de auror produse pe Saturn sunt datorate participrii emisiilor de atomi de hidrogen.

  • O auror a fost detectat recent pe Marte de ctre sonda spaiala Mars Express n timpul misiunii sale n 2004, ale crei rezultate au fost publicate anul urmtor. Marte deine un cmp magnetic mai slab dect cel terestru, iar pn la acel moment se credea c lipsa unui cmp magnetic puternic ar face imposibil apariia unui asemenea efect. S-a constatat c sistemul de aurore de pe Marte este similar celui de pe Terra, fiind comparat cu furtunile de slab i medie intensitate petrecute pe Pmnt. Cum planeta se plaseaz ntotdeauna cu latura sa diurn spre planeta noastr, observarea efectelor de auror e posibil doar prin intermediul misiunilor spaiale care s nvestigheze partea nocturn a planetei roii.

    Venus, care nu posed un cmp magnetic, prezint de asemenea fenomenul de auror, prin care particulele atmosferice sunt ionizate n mod direct de ctre vnturile solare, fenomen prezent de asemenea pe Pmnt.

  • 2. Istoricul cercetrilor- aurorele boreale sunt studiate la nivel tiinific nc din secolul XVII n 1621, astronomul francez Pierre Gassendi a descris fenomenul observat n sudul Franei n acelai an,