the flarecast project

Δρ. Γιάννης Κοντογιάννης, Κέντρο Έρευνας Αστρονομίας και Εφαρμοσμένων Μαθηματικών, Ακαδημία Αθηνών

Η πρόβλεψη των εκλάμψεων στον 21ο αιώνα

Ζώντας με τον Ήλιο, έναν απρόβλεπτο Γίγαντα

4/5/2017 Όμιλος Αστρονομίας, Ελληνογερμανική Αγωγή

Ο πυρήνας του είναι ένας θερμοπυρηνικός αντιδραστήρας!

Πού τη βρίσκει τόση ενέργεια;

http://members.wolfram.com/jeffb/visualization/proton-proton.shtml https://commons.wikimedia.org4/5/2017 Όμιλος Αστρονομίας, Ελληνογερμανική Αγωγή


Η ενέργεια αυτή αρχικά ταξιδεύει με τη μορφή ακτινοβολίας

https://commons.wikimedia.orghttps://en.wikipedia.org/wiki/Brownian_motion4/5/2017 Όμιλος Αστρονομίας, Ελληνογερμανική Αγωγή

Τεράστια ρεύματα μεταφέρουν αυτή την ενέργεια μέχρι την «επιφάνεια»


4/5/2017 https://commons.wikimedia.org

http://www.isf.astro.su.se/gallery/movies/2006/

Όμιλος Αστρονομίας, Ελληνογερμανική Αγωγή

Η «αόρατη» ατμόσφαιρα του Ήλιου

http://solarmonitor.org/ & http://www.thesuntoday.org/4/5/2017 Όμιλος Αστρονομίας, Ελληνογερμανική Αγωγή

http://solarmonitor.org/

http://www.thesuntoday.org/

Τι είναι οι ηλιακές κηλίδες;

http://www.thesuntoday.org/4/5/2017 Όμιλος Αστρονομίας, Ελληνογερμανική Αγωγή

http://www.thesuntoday.org/

Ιστορία των παρατηρήσεων των ηλιακών κηλίδων

John of Worcester, 1128 A.D.

ΜεσαίωναςΟιωνοί και διαβάσεις πλανητών

17 Μαρτίου 807 μ.Χ., Άντελμος (Βενεδικτίνος μοναχός)813 μ.Χ., θάνατος του Καρλομάγνου1128 μ.Χ., Ιωάννης του Worcester, πρώτη αποτύπωση ηλιακής κηλίδας12ος μ.Χ. αι., Αβερρόης

800 π.Χ., Κίνα: I Ching (Βιβλίο των Αλλαγών), "A dou is seen in the Sun", and A mei is seen in the Sun"

371 π.Χ. – 287/5 π.Χ. Θεόφραστος, Περί σημείων: «καὶ ἐὰν ἀνίσχων μέλαν σημεῖον ἴσχῃ, […] κοινὸν ὕδατος σημεῖον καὶ

ανέμου»

Κίνα, Κορέα, αυτοκρατορικοί αστρονόμοι, καταγραφή ηλιακών κηλίδων, στα πλαίσια της μελέτης

(από το 28 π.Χ) ουράνιων φαινομένων για αστρολογικές προβλέψεις

ΑρχαιότηταΣημάδια αλλαγών


Οι παρατηρήσεις των κηλίδων τον από τον 17ο

αιώναψεγάδια στην επιφάνεια του Ήλιου

1610, Thomas Harriot, Johannes & David Fabricius,Cristoph Scheiner

1612, Γαλιλαίος οι κηλίδες είναι ηλιακά φαινόμενα και όχι πλανήτες. Σύγκρουση με το αριστοτελικό αιώνιο και άφθαρτο σύμπαν.

17ος -18ος αιώνας, Συστηματική παρατήρηση των κηλίδων και καταγραφή τους

Ωστόσο, η πολύ μικρή δραστηριότητα του Ήλιου από τα μέσα του 17ου ως τα μέσα του 18ου αιώνα είχε σαν αποτέλεσμα πολύ λίγα αρχεία και πολύ λίγες καταγραφές σέλαος.


http://obs.astro.ucla.edu/


19ος αι: Schwabe, Wolf, Carrington, Spörer, Maunder.


19ος αιώνα - σήμεραΗλιακή δραστηριότητα, 11ετής κύκλος και Μαγνητισμός στον Ήλιο

Ο αριθμός των κηλίδων μεταβάλλεται με περίοδο 11 ετών

https://www.nasa.gov

http://www.universetoday.com/4/5/2017 Όμιλος Αστρονομίας, Ελληνογερμανική Αγωγή

1908, George Ellery Hale, Mt Wilson


19ος αιώνα - σήμεραΗλιακή δραστηριότητα, 11ετής κύκλος και Μαγνητισμός στον Ήλιο

Το αστεροσκοπείο στο όρος Wilson, στην California(http://www.space.com/)

Το μαγνητικό πεδίο του Ήλιου μεταβάλλεται με περίοδο 22 ετών.

G.E.Hale 1868-1938(wikipedia.org)


Τι είναι οι κηλίδες;

1951, H. Babcock

Περιοχές όπου παρατηρούνται πολύ ισχυρά και εκτεταμένα μαγνητικά πεδία. Στις περιοχές αυτές δεν είναι το ίδιο εύκολη η μεταφορά της θερμότητας από το εσωτερικό του Ήλιου, με αποτέλεσμα να φαίνονται σκοτεινές.

Πώς όμως δημιουργούνται οι κηλίδες;

http://www.windows2universe.org/

http://van.physics.illinois.edu/


Η μαγνητισμένη ατμόσφαιρα του Ήλιου

NASA/SDO/Goddard Spaceflight Center4/5/2017 Όμιλος Αστρονομίας, Ελληνογερμανική Αγωγή

Γιγαντιαίες κηλίδες (Superspots)

http:// thesuntoday.org4/5/2017 Όμιλος Αστρονομίας, Ελληνογερμανική Αγωγή

Τα φαινόμενα της ηλιακής δραστηριότητας

http://www.thesuninmotion.com/


“Two patches of intensely brightand white light broke out […] Myfirst impression was that by somechance a ray of light hadpenetrated a hole in the screenattached to the object glass […]for the brilliancy was fully equalto that of direct sunlight”

Η πρώτη παρατήρηση έκλαμψης


Η πρώτη παρατήρηση έκλαμψης - Επιπτώσεις


Η πρώτη παρατήρηση έκλαμψης - Επιπτώσεις

'…so completely were the wires under the influence of the Aurora Borealis, that it was found utterly impossible to communicate between the telegraph stations, and the line had to be closed.‘ Chicago Tribune

The French telegraph communications at Paris were greatly affected, and on interrupting the circuit of the conducting wire strong sparks were observed. The same thing occurred at the same time at all the telegraphic station in France…[The Illustrated London News, September 24, 1859].

…The wire was then worked for about two hours without the usual batteries on the auroral current, working better than with the batteries connected. This is the first instance on record of more than a word or two having been transmitted with the auroralcurrent…[Washington Daily National Intelligencer, Tuesday, September 6, 1859].


1820 – 1830, πειράματα των Oersted και Faraday,

Ηλεκτρομαγνητική επαγωγή και η θεμελίωση του Ηλεκτρομαγνητισμού.

Πώς όμως ένα γεγονός στην ηλιακή ατμόσφαιρα μπορεί να επηρεάζει το γήινο περιβάλλον;


Η μαγνητική ασπίδα της Γης

Πώς όμως ένα γεγονός στην ηλιακή ατμόσφαιρα μπορεί να επηρεάζει το γήινο περιβάλλον;


Γιατί μας νοιάζει;


Οι επιπτώσεις μιας έκλαμψης στη σύγχρονη εποχή

https://www.noao.edu/education/arbse/arpd/sres


Οι επιπτώσεις μιας έκλαμψης στη σύγχρονη εποχή


1. Συνεχής παρακολούθηση του Ήλιου

2. Μελέτη των φαινομένων και αναζήτηση των φυσικών μηχανισμών - Δημιουργία μοντέλων

3. Δημιουργία υποδομών και δικτύων πρόγνωσης και ενημέρωσης

Τι μπορούμε να κάνουμε;


Solar Dynamics Observatory

…που στα ελληνικά μεταφράζεται κάπως έτσι: Παρατηρητήριο Ηλιακής Δυναμικής

Ο Ήλιος υπό διαρκή παρακολούθηση

Οι αποστολές GOES της NASA

Ταξινόμηση με βάση την ένταση

XMCBA


Ο Ήλιος υπό διαρκή παρακολούθηση


Η παρατήρηση του ηλιακού μαγνητικού πεδίου

Για τη μελέτη του Ήλιου και των φαινομένων του, μετράμε το μαγνητικό πεδίο στην επιφάνεια του Ήλιου με ειδικά όργανα που λέγονται μαγνητογράφοι.


Ένα μέρος αυτής τηςενέργειας απελευθερώνεταικατά τη διάρκεια μιαςέκλαμψης (δισεκατομμύριαμεγατόνων TNT).

Αναζήτηση των φυσικών μηχανισμών: που οφείλονται οι εκλάμψεις;

Μπορούμε να προβλέψουμε πού και πότε;

High Altitude Observatory, Boulder, CO

Το μαγνητικό πεδίο αποθηκεύει ενέργεια


Τι σημαίνει «πολύπλοκο»;

http://www.pozorovanislunce.eu/4/5/2017 Όμιλος Αστρονομίας, Ελληνογερμανική Αγωγή

Μελετώντας τα μαγνητογράμματα προσπαθούμε να:• Να μετρήσουμε το μέγεθος της ενεργού περιοχής• Την ένταση των μαγνητικών πεδίων• Τη διαθέσιμη ενέργεια• Το είδος των κινήσεων• Πόσο καλά διαχωρισμένες ή μπλεγμένες είναι

οι πολικότητες• Αν αναδύονται καινούρια μαγνητικά πεδία• Πόσο ισχυρά ηλεκτρικά ρεύματα•

•

•



Άλλοι τρόποι να ποσοτικοποιήσουμε αυτή την πολυπλοκότητα είναι η χρήση μαθηματικών εργαλείων όπως τα fractals



Επιστρατεύοντας ιστορικά αρχεία, την στατιστική και τα μαθηματικά

Συσχετίζοντας τιμές παραμέτρων και τη δραστηριότηταπου εμφανίζεται, υπολογίζουμε/εκτιμούμε την πιθανότητα να εμφανιστεί μια έκλαμψη.

Ελέγχουμε και αξιολογούμε τις επιδόσεις των ιδιοτήτων αυτών ως προγνωστικών.

Επιστρατεύουμε πιο προχωρημένες μεθόδους ανάλυσης/πρόγνωσης (μηχανική μάθηση, νευρωνικάδίκτυα)

Guerra et al. 2015



Ένα παράδειγμα: AR 11158, Φεβρουάριος 2011

Η πρόγνωση των εκλάμψεων στον 21ο αιώνα: το πρόγραμμα FLARECAST


Ακαδημία Αθηνών (Συντονιστής, Ελλάδα)

Northumbria University, (Project Scientist, Ηνωμένο Βασίλειο)

Trinity College Δουβλίνο TCD (Ιρλανδία)

Università degli Studi di Genova UNIGE (Ιταλία)

Consiglio Nazionale delle Ricerche CNR (Ιταλία)

Centre National de la Recherche Scientifique CNRS (Γαλλία)

Université Paris-Sud UPSud (Γαλλία)

Fachhochschule Nordwestschweiz FHNW (Ελβετία)

Met Office (Ηνωμένο Βασίλειο)



• Ένα διαδικτυακό εργαλείο • Λήψη δεδομένα σε πραγματικό χρόνο (από τη διαστημική αποστολή SDO)• Υπολογισμός ποσοτήτων που χρησιμοποιούνται ως δείκτες πιθανής έκλαμψης• Κατασκευή καινοτόμων αλγορίθμων πρόγνωσης (νευρωνικά δίκτυα, μηχανική μάθηση κλπ)• Αξιολόγηση και βελτίωση

• Ανάπτυξη νέων δεικτών εκλάμψεων• Έρευνα• Διάχυση στο κοινό



Σας ευχαριστώ!!!


the flarecast project

Science