Otázky ku skúške z prednášky Fyzika Slnka:

 

Slnečné spektrum

Čo je Fraunhoeferovo spektrum?

Načrtnite priebeh intenzity slnečného žiarenia vo všetkých oblastiach elektromagnetického spektra.

Definujte z ktorých častí slnečnej atmosféry a z ktorých štruktúr slnečnej aktivity prichádzajú hlavné zložky elektromagnetického žiarenia v oblasti X, EUV, UV, viditeľnej a v IR.

Kde a ako vzniká rádiové žiarenie Slnka?

Vypočítajte efektívnu teplotu Slnka ako absolútne čierneho telesa.

Napíšte rovnicu prenosu žiarenia a diskutujte charakter funkcie zdroja S v prípade fotosféry (LTE), a chromosféry (NLTE), definujte odklonové (Mentzelove) koeficienty pre zrážkové koeficienty C v prípade NLTE.

Čo je to 'Second solar spectrum' a ako sa získava?

(0-20 bodov)

===================================================================

Slnečné teleso

Prečo sa neuplatňuje v prípade slnečného vnútra prenos energie kondukciou?

Aké procesy získavania energie pre vyžarovanie by teoreticky pripadali v prípade Slnka do úvahy? Určite tzv. časovú škálu pre každý proces (5 procesov).

Diskutujte podmienky vzniku termojadrových reakcií v Slnku (závislosť na teplote, Gamovov pík, ..). Odhadnite teplotu potrebnú na vznik termojadrových reakcií v Slnku pri predpoklade klasickej fyziky (bez uvažovania kvantovo-mechanického prístupu).

Vysvetlite pojem žiarivá difúzia a vyberte (vypočítajte rádovo) jednu z troch možností pre strednú voľnú dráhu fotónu v jadre Slnka (1cm, 1m, 100m).

Čo potrebujete poznať k určeniu teploty vo vnútri Slnka? (odhadnite približnú teplotu).

Ktorý proces v PP I cykle má  najmenšiu pravdepodobnosť uskutočnenia? Aká je približne jeho pravdepodobnosť z časového hľadiska?

Napíšte (odvoďte) podmienku pre vznik konvektívneho prenosu energie v Slnku (Schwarzschildovo kritérium) a načrtnite žiarivú a konvektívnu zónu v hmotnej hviezde (> 2M Slnka) a v Slnku a vysvetlite rozdiel.

(0-40 bodov)

===================================================================

Slnečné neutríno

Popíšte neutrínový tok zo Slnka (neutrínové spektrum) a diskutujte jeho zložky z hladiska príspevku  z reakcií PPI, PPII, PPIII a CNO. Popíšte „problém“ slnečného neutrína.

(0-10 bodov)

===================================================================

Helioseizmológia

Popíšte základný princíp helioseizmológie, popíšte aké druhy vĺn a oscilácií rozoznávame na Slnku?

Napíšte základnú rovnicu sférickej harmoniky jedného oscilačného módu.

Vysvetlite čo charakterizujú pri konkrétnom móde čísla l, m a n.

Nakreslite schematicky kmity Slnka v prípade že l=6, m=0 v sférickej harmonike.

(0-10 bodov)

===================================================================

Slnečná atmosféra

Načrtnite a popíšte závislosť fyzikálnych parametrov (teplota, hustota) od výšky v slnečnej atmosfére a charakterizujte slnečnú fotosféru, chromosféru a prechodovú vrstvu.

Čo zohrieva spodnú a čo hornú chromosféru? Popíšte proces refrakcie zvukových vĺn v chromosfére.

Charakterizujte slnečnú korónu. Popíšte F, K a E korónu,  štruktúry v bielej koróne a štruktúry v rőntgenovej koróne.

Odvoďte hydrostatický model koróny a ukážte že nemá fyzikálne opodstatnenie a preto musí existovať slnečný vietor.

Odvoďte základné parametre slnečného vetra.

Kde a ako sa formuje pomalý a rýchly slnečný vietor?

(0-30 bodov)

===================================================================

Slnečná granulácia

Čo je slnečná granulácia a aké ma parametre? (početnosť, rozmery, životnosť, rýchlosť pohybu plazmy ...)

Vysvetlite rozdiel medzi 1D, 2D a 3D modelmi slnečnej granulácie.

Ako môžu vznikať v granulácii šoky - rázové vlny a aké tri typy šokov v granulácii rozoznávame?

Vysvetlite metódu autokorelácie pri určovaní rozmeru granúl.

Čo je expandujúca granula?

Čo je mezogranulácia?

Aký charakter (turbulentný, konvektívny) majú malé granule < 1.3" a prečo?

(0-10 bodov)

===================================================================

Rotácia Slnka

Definujte súradnú sústavu pre slnečnú rotáciu (i, omega)                                

Definujte Heliografické koordináty a  Carringtonovu rotáciu                            

Napíšte formálnu rovnicu uhlovej rýchlosti Omega na slnečnom povrchu pre diferenciálnu rotáciu a diskutujte jednotlivé členy.

Vymenujte najčastejšie používané štruktúry (tracery) pre sledovanie a určenie slnečnej rotácie. Porovnajte (prípadne načrtnite) závislosť diferenciálnej rotácie na heliografickej šírke, určenú metódou  tracerov, spektroskopicky a z helioseizmológie.

Popíšte vnútornú rotáciu Slnka a meridionálnu cirkuláciu.

(0-20 bodov)

===================================================================

Magnetické pole Slnka

Popíšte princíp slnečného dynama a vysvetlite alfa a omega efekt.                   

Vysvetlite magnetické prepólovanie Slnka a sektorovú štruktúru medziplanetárneho magnetického pola počas slnečného cyklu.                           

Napíšte základné rovnice magnetohydrodynamiky, napíšte (odvoďte) indukčnú rovnicu, diskutujte difúzny a pohybový člen vzhľadom na hodnotu Magnetického Reynoldsovo čísla. Vysvetlite pojem „vmrznutia“ magnetických siločiar do plazmy                                                     

Určite  magnetické Reynoldsovo číslo pre slnečnú škvrnu, pre ktorú magnetická difuzivita je 103  m2 s-1 , typická dľžka je L=104km a typická rýchlosť V = 1 km/s.

Určite difúznu časovú škálu pre magnetické pole škvrny ak mag. Reynoldsovo číslo <<1  a priemer škvrny je 107 m a magnetická difuzivita je 103  m2 s-1 .

(0-40bodov)

===================================================================

Štandardný model Slnka

Uveďte 4 základné predpoklady ktoré musí spĺňať Štandardný model Slnka.

Napíšte a diskutujte základné rovnice Štandardného modelu Slnka (zachovanie hmoty, momentu, energetická rovnováha, transport energie, opacita,  stavová rovnica, entropia, produkcia energie)

Uveďte závislosti slnečného polomeru, luminozity a teploty na veku Slnka normované na hodnoty polomeru, luminozity a teploty súčasného Slnka.          

(0-40bodov)

===================================================================

Slnečná aktivita

Uveďte hlavné prejavy slnečnej aktivity.                                                               

Fenomenologicky popíšte slnečné škvrny, protuberancie a filamenty                 

Popíšte morfológiu a základné parametre CME a uveďte štatistiku rôznych závislostí CME na slnečnom cykle (početnosť, rýchlosť, smerovanie, uhlový rozmer).   

Vysvetlite podľa čoho je určovaná optická a rőntgenovská klasifikácia erupcií (prípadne uveďte príklad)

Diskutujte základný model slnečnej škvrny.          

Diskutujte základný model slnečnej erupcie (rekonexia) 

Uveďte a vysvetlite aspoň tri indexy slnečnej aktivity.    

(0-40bodov)

===================================================================

 

A=       230 - 260

B=       200 - 229

C=       170 - 199

D=       140 - 169

E=       110 - 139

F =  <  110