Solen i fokus - Horsens HF og VUC

4
Både nye og gamle satellitter
og rumsonder hjælper os med
at lære mere om vores nærmeste
stjerne.
Af Michael Linden-Vørnle
Solen i fokus
En del af soloverfl aden optaget med Hinodesatellittens
teleskop, der registrerer synligt lys
(SOT: Solar Optical Telescope). Billedet, der
er optaget den 20. november sidste år, viser
strukturen af Solens magnetfelt over et aktivt
område på soloverfl aden.
aktuel ASTRONOMI – SOMMER NR. 3 / 2007
Foto: JAXA
Foto: JAXA / NASA
Hinode-satellitten
i rummet.
I det kommende år er der særlig fokus på
vores nærmeste stjerne, Solen, og dens påvirkning
af Solsystemet. Den 19. februar blev
det Internationale Heliofysiske År (International
Heliophysical Year: IHY) nemlig skudt
i gang ved en ceremoni i Wien. Det skete i
forbindelse med et møde for FN’s komité for
videnskab og teknologi. I betegnelsen ”heliofysisk”
indgår navnet Helios – solguden fra
den græske mytologi. IHY skal både tjene til
at stimulere internationalt samarbejde i udforskningen
af Solen og dens påvirkning og til
at fortælle offentligheden om, hvilken rolle
vores stjerne spiller for livet her på Jorden.
Foranderlig og voldsom
Solen er nemlig langt mere foranderlig og
voldsom, end vi oplever til daglig. Dens ener giudsendelse
varierer, men mest i det lys vi
ikke kan se med øjet – f.eks. røntgenstråling.
Solen er også jævnligt årsag til store udbrud,
hvor energirig stråling og store mængder elektrisk
ladede partikler slynges ud i rummet.
Hvis dele af det udslyngede materiale stryger
forbi Jorden, kan de energirige partikler ødelægge
instrumenter på satellitter samt påvirke
besætningen og passagererne i højtgående
fl y. Astronauter kan i værste fald blive dræbt
af et sådant soludbrud.
Nede på jordoverfl aden er effekterne ikke
så voldsomme. Jordens magnetfelt virker nemlig
som et kraftigt skjold, der beskytter os
mod Solens luner. Når stof fra et soludbrud
– en såkaldt koronal masseudkastning (CME:
Coronal Mass Ejection) rammer Jordens magnetfelt,
kan der imidlertid opstå forstyrrelser
i feltet. Forstyrrelserne kan give anledning til
øget nordlysaktivitet, men også til sammenbrud
af f.eks. strømforsyning.
Solen er altså en voldsom sag, der ikke er
helt let at leve med. Det gælder især for en

Foto: JAXA
civilisation som vores, der på mange områder
er afhængig af elektronik, som kan ødelægges
af Solens til tider uforsonlige adfærd. IHY
er et af projekterne under det langsigtede
initiativ ”International Living with a Star”
(ILWS), hvor det europæiske rumagentur
(ESA) og NASA samarbejder med rumagenturer
fra hele verden for at styrke udforskningen
af Solen og dens påvirkning.
En ny solsatellit
En meget vigtig kilde til viden om vores stjerne
er de satellitter og sonder, der observerer
Solen. Ude i rummet kan disse ”udsendte
medarbejdere” opfange alle former for stråling
fra Solen, mens vi her på Jorden stort set
kun modtager synligt lys og radiostråling.
Især satellitternes evne til at observere den
energirige del af Solens lys – ultraviolet lys
og røntgenstråling – er vigtig. Denne stråling
kommer nemlig fra den varme gas, der er
fanget i Solens magnetfelt. Og under store
soludbrud udsender Solen masser af energirig
stråling.
En af de nyeste solsatellitter er ”Hinode”,
der blev opsendt den 22. september sidste
år. Hinode (japansk for solopgang) skal efter
planen i mindst tre år lave meget detaljerede
observationer af Solen. Til det formål er satellitten
udstyret med tre videnskabelige instrumenter,
der skal studere Solen i hhv. synligt
lys, ultraviolet lys og i røntgenområdet.
Instrumenterne er bygget af internationale
partnere i både Japan, Europa og USA.
Satellittens observationer danner et meget
detaljeret billede af de fysiske forhold i Solens
varme atmosfære, koronaen, hvis tilstand styres
af Solens kraftige magnetfelt. Det er det
indviklede magnetfelt, der er årsag til de voldsomme
soludbrud, som fra tid til anden fi nder
sted på Solen.
SOLEN
Magnetisk elastik
Feltet ophober energi på samme måde som en
snoet elastik. Hvis den ”magnetiske elastik”
bliver snoet for meget, ”springer” den, hvorved
den ophobede energi udløses som en gigantisk
eksplosion, der sender energirig stråling
og skyer af elektrisk ladede partikler ud
i rummet.
Forskerne regner med, at Hinodes observationer
vil gøre det muligt at lære meget
mere om de processer, der er på spil i koronaen.
Denne viden er af afgørende betydning
for at kunne varsle mod de farlige effekter,
som store soludbrud kan have – f.eks. ødelæggelse
af satellitter, forstyrrelse af radio kommunikation
og nedbrud af strømforsyning.
Hinode er et stærkt supplement til andre solsatellitter
som den europæiske SOHO-satellit,
der har observeret Solen næsten uden afbrydelser
siden slutningen af 1995.
Solen i 3D
En revolutionerende tilføjelse til vores fl åde af
solsatellitter er NASA’s to identiske STEREOsatellitter,
der siden april har givet forskerne
mulighed for at studere Solen i tre dimensioner.
STEREO-satellitterne leverer nemlig opta
gelser, der kan kombineres til 3D-billeder
af vores nærmeste stjerne. STEREO er en forkortelse
for Solar TErrestrial RElations Observatory.
Formålet med de to satellitter er at studere
den varme gas, der er fanget i Solens indviklede
magnetfelt. Satellitterne skal også observere
de gigantiske koronale masseudkastninger,
der sker i forbindelse med de store
soludbrud. Det giver forskerne langt bedre
mulighed for at forudsige, hvornår og hvordan
en CME, der er sendt af sted i retning
mod Jorden, rammer vores planets magnetfelt
og skaber forstyrrelser.
Mandag den 19. marts indtraf en solformørkelse, der
kunne ses fra bl.a. Indien, Kina og den østlige del af
Rusland. Da Månens kerneskygge ikke ramte Jorden,
kunne begivenheden fra Jorden kun opleves som en
delvis (partiel) formørkelse. Set fra den rigtige position
i rummet var formørkelsen imidlertid total, og
netop på denne position befandt Hinode sig. Satellitten
optog spektakulære billeder af formørkelsen, bl.a.
dette billede, der viser den ujævne månerand foran
Solens urolige overfl ade. Billedet er optaget i synligt
lys, før formørkelsen blev total. De mange lyse pletter
på Solen er varm gas, der vælder op til soloverfl aden.
Pletterne har en diameter på ca. 1.000 km
og dækker således et areal, der godt og vel
svarer til den Iberiske Halvø (Spanien og
Portugal). Fænomenet kaldes for granulation.
Foto: NASA
Den ene af de to identiske
STEREO-satellitter
i rummet.
aktuel tue ASTRONOMI – SOMMER NR. 3 / 2007 5

6
STEREO-satellitternes månemanøvrer.
”S1” markerer det punkt, hvor den ene satellit den
15. december sidste år blev slynget foran Jorden.
”S2” er det punkt, hvor den anden satellit den 21.
januar i år fi k det sidste skub for at komme på plads
bag ved Jorden.
Foto: NASA
Månen foran solskiven set i ultraviolet lys af den ene
af de to STEREO-satellitter. Da ultraviolet lys ikke kan
ses med øjet, er billedet gengivet i “falske farver”.
aktuel ASTRONOMI – SOMMER NR. 3 / 2007
Illustration: JHUAPL
Foran og bag Jorden
For at kunne studere Solen i 3D, er STEREOsatellitterne
placeret i næsten samme bane
som Jorden. Den ene satellit ligger dog foran
Jorden i banen, mens den anden ligger bag
vores planet. Med denne placering kan satellitterne
observere Solen i 3D, på samme måde
som afstanden mellem vores øjne gør det
muligt at sanse dybde. Satellitterne vil ikke
ende i en bestemt afstand fra Jorden, men vil
hele tiden komme hhv. længere foran og bag
ved vores planet – knap 60 mio. km pr. år for
hver satellit.
De to satellitter har udnyttet en kombination
af Månens tyngdekraft og dens banehastighed
til at blive slynget ud i de rette baner.
STEREO-satellitterne blev opsendt den 26.
oktober sidste år med den samme raket og
kredsede som udgangspunkt om Jorden i en
meget afl ang kredsløbsbane. Den 15. december
sidste år brugte den første af satellitterne
så Månen til at komme foran Jorden. Den
anden satellit fi k også ændret sin bane af
denne passage, men først den 21. januar fi k
satellitten det endelige skub til at komme i
den rette bane.
Formørkelse i kikkerten
Søndag den 25. februar blev den ene af STE-
REO-solsatellitterne vidne til en solformørkelse,
der på to punkter var usædvanlig. For
det første blev formørkelsen observeret i ultraviolet
lys, og for det andet befandt satellitten
sig 4,4 gange længere fra Månen, end vi gør
her på Jorden. Set fra satellitten så Månen
derfor 4,4 gange mindre ud og kunne derfor
ikke dække hele solskiven. Gennemsnitsafstanden
mellem Jorden og Månen er 384.400 km.
Det er i øvrigt en enestående tilfældighed, at
Månen og Solen har omtrent samme tilsyneladende
størrelse på himlen set fra Jorden, så

Ulysses i rummet.
Månen netop kan dække solskiven og skabe en
total solformørkelse. I virkeligheden er Månen
ca. 400 gange mindre end Solen, men til gengæld
er Solen 400 længere væk.
Det var til gengæld ikke nogen tilfældighed,
at STEREO-satellitten blev vidne til den
usædvanlige formørkelse. Observationen var
planlagt med det formål at karakterisere nogle
af satellittens kameraer. Ved at observere
noget helt mørkt – i dette tilfælde Månen foran
solskiven – kan forskerne fi nde ud af, hvor
meget støj de følsomme digitalkameraer producerer.
Støjen kaldes for ”mørkestrøm”, fordi
den dannes, uanset om kamera et rammes
af lys eller ej. Ved at analysere billederne af
formørkelsen kan forskerne fi nde ud af, hvor
meget mørkestrøm STEREO-satellittens kameraer
producerer. Denne mørkestrøm kan så
trækkes fra fremtidige optagelser, så billedkvaliteten
forbedres.
Over Solens poler
Mens Hinode og STEREO først lige har taget
hul på deres studier af Solen, har andre sonder
som f.eks. den europæiskbyggede Ulysses
været i gang i lang tid. Sonden, der er et samarbejdsprojekt
mellem ESA og NASA, blev
bragt ud i rummet den 6. oktober 1990 som
passager på rumfærgen Discovery og har således
opholdt sig næsten 17 år i rummet.
Ulysses er det første rumfartøj nogensinde,
som er fl øjet hen over Solens poler. Indtil videre
er det blevet til to passager, og nu er
Ulysses godt i gang med den tredje. Således
passerede sonden den 7. februar for tredje
gang direkte under Solens sydpol. Ulysses
be fandt sig dog under Solen og kunne observere
sydpolen helt frem til april. I perioden fra
november i år til marts næste år vil sonden
være over Solen, så nordpolen kan undersøges.
Ulysses’ fl yvninger hen over Solens poler
Foto: NASA
SOLEN
har givet meget værdifuld information om
Solens magnetfelt og den konstante strøm af
elektrisk ladede partikler, der hele tiden fl yder
fra vores nærmeste stjerne – den såkaldte
solvind. Ulysses har målt både hastighed og
sammensætning af solvinden.
Solens cyklus
Solens aktivitet følger en 11-års cyklus, således
at aktiviteten i form af voldsomme soludbrud
med ca. 11 års mellemrum er størst.
Under solmaksimum vender Solens magnetiske
poler rundt, og Solen begynder en ny
cyklus – først med lav aktivitet, der så senere
vokser mod det næste maksimum. Første
gang, Ulysses fl øj hen over Solens poler, var
i 1994/1995, hvor Solens aktivitet var nær
minimum. Anden passage var i 2000/2001,
hvor solaktiviteten toppede. Under den aktuelle
tredje passage er Solens aktivitet igen
tæt på minimum, men denne gang vender
Solens magnetfelt omvendt. Forskerne ser
frem til at fi nde ud af, hvilken betydning feltets
polaritet har for Solens samspil med omgivelserne.
En anden vigtig forskel i forhold til passagen
i 1994/1995 er, at vi denne gang råder
over fl ere rumfartøjer, der studerer Solen samtidig
med Ulysses. Ved at kombinere Ulysses’
målinger med data opsamlet samtidigt fra de
andre missioner – f.eks. SOHO- og Hinodesatellitten
samt de nye STEREO-satellitter –
kan studierne af Solen og dens påvirkning af
omgivelserne blive langt mere detaljerede.
Vores muligheder for at lære mere om vores
nærmeste stjerne har således aldrig været
bedre.
Det resulterende 3D-billede. For at kunne
se 3D-effekten kræves der 3D-briller med
rødt og blågrønt glas.
Fotos: NASA
Solen optaget i ultraviolet lys af de to
STEREO-satellitter. Ved at kombinere
de to optagelser fremkommer et
billede i 3D, der bedre afslører
strukturen i den varme gas,
som er fanget i Solens indviklede
magnetfelt.
aktuel tue ASTRONOMI – SOMMER NR. 3 / 2007 7