Zonnevlekken en breedtegraadsnelheden Samenvatting (abstract) Aan de hand van observaties van zonnevlekken de verschillende rotatiesnelheden berekenen en aantonen dat hoe dichter bij de solaire evenaar, hoe sneller de fotosfeerlaag zich beweegt. 1. Obervatie A Instrumenten - telescoop - volgsysteem - camera sony NEX-5 of ccd camera ASI - glazen of mylar zonnefilter voor telescoop en zoeker! B Internet (basis van dit verslag) - Dagelijks afbeeldingen halen van de Zon via een app of website Deze methode is ideaal als oefening vooraf C Data - Datum en uur in UT is een must (ontbreekt in dit verslag) - Breedte- en lengtegraad op Aarde van observatie - Namen en school/universiteit van de waarnemer 2. Metingen Zonnevlek tijd Lengte (SLong) Breedte (SLat) 2057 11-05-2014 218,1 13,5 2056 210,0 5,5 2059 204,3 1,4 2057 12-05-2014 200,0 13,3 2056 190,5 5,2 2059 185,1 1,1 2057 13-05-2014 183,4 13,4 2056 173,5 5,4 2059 168,0 1,3 periode Afstand gemiddelde 2057 11-05 tot 12-05 18,1 13,40 2056 1 dag 19,5 5,35 2059 19,2 1,25 2057 11-05 tot 13-05 34,7 13,40 2056 2 dagen 36,5 5,36 2059 36,3 1,26 tabel 1: Metingen met Helio Image Viewer. V. VERHOEVEN 1
afbeelding 1: Helio Image Viewer Zon op 11-05-2014 door SDO via SOHO website afbeelding 2: Helio Image Viewer Zon op 12-05-2014 door SDO via SOHO website afbeelding 3: Helio Image Viewer Zon op 13-05-2014 door SDO via SOHO website 3. Berekening breedtegraadcirkel in km x dagen y km/dag 24u = z km/u formule 1: snelheden zonrotatie = y km/dag gemiddelde = 7.189 km/u Indien er geen 24 uur zit tussen de waarnemingen, moet men rechtstreeks gaan rekenen in uren i.p.v. dagen. Aangezien het uur ongekend is, nemen we dit op in het verslag aan de hand van een foutmargeberekening. Hoe meer waarnemingen vergeleken worden, hoe kleiner de foutmarge. De omtrek van de Zon is 4.375.246 km aan de evenaar, de volgende formule is nodig om de breedtegraadcirkelomtrek van de vlek te bepalen: y = 2π(696.342 km. cos x lat ) formule 3 Tabel 2 formule 2: omtrek = 2π r cos(α) Gemiddelde NB breedtegraadstraal breedtegraadomtrek 13.5 677102.02 4254357.43 5.3 693364.93 4356540.33 1.2 696189.28 4374286.26 V. VERHOEVEN 2
Om te zien hoeveel dagen (of uren) één rotatie in de huidige regio s duurt, moeten we de breedtegraadafstand per dag (of uur) gaan berekenen door van een volledig rotatie delen door de afgelegde afstand per tijdspanne. Mocht dat laatste in dagen gerekend zijn, moeten we de omzetting naar uren nog maken. De gemiddelde rotatie van de Zon volgens algemene bronnen is 7.189 km/u. Een rotatie zit tussen 20 equatoriaal en 40 dagen polair (algemeen 25 tot 38 dagen) waardoor de snelheden liggen tussen 4.550 en 9.100 km/u. Omdat de zonnevlekactiviteiten zich concentreren rond de evenaarszone tussen 40 NB en 40 ZB, aangetoond door de gekende vlinderdiagram (zie afbeelding 4), kunnen we de minimumsnelheden moeilijk met vlekken gaan berekenen. afbeelding 4: vlinderdiagram over de jaren heen met breedtegraadlocatie en daaronder aantal vlekken Zonnevlek 2057 = 34,7/2dagen Zonnevlek 2056 = 36,5/2dagen Zonnevlek 2059 = 36,3/2dagen = 20,75 dagen 4.254.357 km = 205.029,27 km/dag = 8.542,89 km/u 17,35 20,75 dagen = 19,73 dagen 4.356.540 km = 220.807,92 km/dag = 9.200,33 km/u 18,25 19,73 dagen = 19,83 dagen 4.374.286 km = 220.589,32 km/dag = 9.191,22 km/u 18,15 19,83 dagen V. VERHOEVEN 3
4. Foutmargereductie Wegens onbekende tijdstip per dag is een foutmargereductie belangrijk. Zonnevlek periode Afstand lengtegraad Gemiddelde NB 2057 12-05 tot 13-05 16,6 13,50 2056 17,0 5,30 2059 17,1 1,20 tabel 3: minimum afstand Zonnevlek 2057 = 21,69 dagen 4.254.357 km 16,6 21,69 dagen Zonnevlek 2056 Zonnevlek 2059 Besluit 17 = 21,18 dagen 4.356.540 km 21,18 dagen = 196.143,73 km/dag = 8.172,66 km/u = 205.691,23 km/dag = 8.570,47 km/u = 21,05 dagen 4.374.286 km = 207.804,57 km/dag = 8.658,52 km/u 17,1 21,05 dagen Na de berekeningen kan vastgesteld worden dat de foutmarge groter is wanneer men de exacte uren niet kent van observatie. Toch kan men concluderen bij de laatste berekening dat de snelheden toenemen op de fotosfeer naargelang men dichter bij de evenaar (breedtegraad 0 ) de vlekverplaatsing gaat berekenen. Bibliografie Peter Meadows, Helio v3.2, Helio Creator, Helio Viewer, http://www.petermeadows.com/html/software.html Solar and Heliospheric Observatory (SOHO), Sunspots, http://sohowww.nascom.nasa.gov/sunspots National Aeronautics and Space Administration (NASA), Solar Physics, http://solarscience.msfc.nasa.gov/sunspotcycle.shtml V. VERHOEVEN 4
Detail afbeeldingen 1-3 afbeelding 5: detail afbeelding 1 zonder vlekverwijzing V. VERHOEVEN 5
afbeelding 6: detail afbeelding 2 zonder vlekverwijzing V. VERHOEVEN 6
afbeelding 7: detail afbeelding 3 zonder vlekverwijzing V. VERHOEVEN 7