Y cyswllt Haul-Ddaear: Cyflwyniad
Delwedd arlunydd o'r system Daear-Haul o NASA
The Sun has long fascinated scientists and astronomers and has even been worshipped in ancient times. In fact, one of the longest recorded time series is that of sunspot numbers, which fluctuates with an eleven year cycle. Sunspots are a darker cooler area on the Sun’s photosphere (the visible surface) which are associated with intense magnetic fields. While the records of sunspots are available from medieval times, it is a fairly recent development (last 200 years) that we understood the Sun's influence is not limited to light and heat. In the late 19th century through a chance observation Richard Carrington observed a solar flare on the surface of the Sun. Surprised by this he called his assistant over, but in the few minutes it took him to arrive, the brightness had diminished significantly. A day or two later there was a huge geomagnetic storm at Earth, that had catastrophic consequences for telegraph communication. Huge auroural displays (the Northern/Southern Lights) were seen across the world. While geomagnetic storms were routinely seen in the polar regions this was perhaps the first indication that it was to do with activity on the Sun. The dangers associated with space weather are perhaps more relevant now than ever before. Our modern society is increasingly reliant on computers and satellites, which can be damaged or temporarily disabled by space weather. Reliable and accurate forecasting for space weather is essential in the digital age. This begins with being able to predict when the Sun is likely to emit a flare or a CME (Coronal Mass Ejection- an expulsion of matter from the corona), followed by modelling the trajectories of any CMEs to determine whether they will hit Earth. In the following sections we will discuss the solar interior and its outer atmosphere, the solar wind, and the effects seen at Earth which manifest themselves as the fabulous auroras in the upper atmosphere.
Canol yr Haul
Ers amseroedd hynafol mae'r Haul wedi diddori gwyddonwyr a seryddwyr ac hyd yn oed wedi cael ei addoli. Yn wir, un o'r cyfresi amser hiraf sydd wedi'i gofnodi gan wyddonwyr yw'r nifer o frychau Haul ar wyneb yr Haul, sydd yn amrywio a chylchred 11 blynedd. Mae brychau Haul yn ardaloedd tywyllach oerach ar ffotosffer yr Haul, (yr haen welwn a'n llygadau) sydd yn gysylltiedig â meysydd magnetig nerthol. Er bod cofnodion hir ers y canol oesoedd o frychau Haul, mae'n ddatblygiad eithaf diweddar (y 200 blynedd diwethaf) ein bod wedi dod i ddeall bod dylanwad yr Haul yn fwy na goleuni yn unig. Yn hwyr yn yr 19fed ganrif trwy lwc gwnaeth Richard Carrington arsylwad chwyldroadol o ffler ar wyneb yr Haul. Wedi'i syfrdannu gan hyn galwodd ei gynorthwydd ato, ond yn y chydig funudau cymerodd i ddod draw fe oedd y disgleirdeb y ffler wedi lleihau yn sylweddol. Ychydig ddiwrnodau yn hwyrach cafywd strom enfawr geomagnetic ar y Ddaear, a dinistrywd sawl system telegraff. Cawfyd sawl achos o Awrora led led y byd. Er bod y math hyn o storm yn cael eu gweld yn amal yn y ardaloedd pegynnol hwn oedd y dystiolaeth gyntaf bod y stormydd hyn yn ganlyniad o actifedd yr Haul. Mae'r perygoln i drigolion y Ddaear nawr yn fwy perthnasol nag eriroed. Mae ein cymdeithas modern digidol yn dod yn fwy a mwy dibynnol ar loerennau a chyfrifiaduron, sydd yn gallu cael eu difrodi a'u difetha gan effeithiau tywydd y gofod. Mae darogan yn gywir ac yn ddibynadwy o dywydd y gofod yn angenrheidiol yn yr oes digidol. Mae hyn yn cychwyn a'r gallu i bennu os mae'r Haul yn debygol i ryddhau ffler neu alldafliad mas o'r corona (coronal mass ejection neu CME), yn dilyn hyn mae gallu modelu sut mae'r rhain yn teithio tua'r Ddaear a diddwytho os maent am daro'r Ddaear. Yn y rhannau sydd yn dilyn fe wnawn drafod tu-fewn i'r Haul, atmosffer yr Haul, gwynt yr Haul ar effeitiau ar y Ddaear megis yr Awrora yn yr atmosffer.
Delwedd o'r patrymau darfudiad. Wedi ddefnyddio o dan drwydded creative commons delwedd gan G. Scharner
The Solar Atmosphere
Delwedd o'r corona gweler o elcips a ddigwyddodd yn Russia 2006. Delwedd gan Miloslv Druckmuller.
Gan nad oes arwyneb cadarn ar yr Haul mae'r confensiwn wedi dod i alw'r ffotoser fel wyneb yr Haul. Mae hwn yn ardal sydd yn allyrru goleuni-gwyn gweledol. Mae'r rhan yma ychydig ganoedd o gilomedrau o drwch ac hefo tymheredd o gwmpas 6,000K. Weithiau mae ardaloedd oerach ar y wyneb megis brychau Haul, sydd y thymhereddau is o gwmpas 3000K, sydd yn gysylltiedig ag ardaloedd o faes magnetig cryf. Uwch y ffotosffer mae ardal a'r enw cromosffer sydd yn ardal arall tenau sydd a lliw coch amlwg pan welwn a'n llygaid, yn rhyfeddod mae'r ardal yma hefo tymheredd uwch (20,000K) nag y ffotosffer oddi tano. Weithiau gwelir ffenomena megis prominences ar ymyl y disg, mae'r rhain yn ddolenni enfawr o blasma sydd wedi'u cyfyngu gan feysydd magnetig. Y rhan olaf yw'r corona (yn golygu 'coron’) sydd yn llawer llai dwys ac yn ymestyn i bellteroedd o sawl radiws yr Haul. I weld y corona maen rhaid atal y goleuni llawer mwy disglair o'r disg. Yn ogystal gellir edrych ar rhai tonfeddi arbennig (sydd yn cyfateb i blasma poeth). I atal goleuni'r disg gallwch deffnyddio offer o flaen y telesgop fel hyn sydd yn bresennol ar offer LASCO ar y loeren SOHO (Solar and Heliospheric Observatory’s Large Angle and Spectrometric Coronagraph), neu wrth wneud arsylwadau pan mae eclips yn digwydd. Mae eclipsau o'r Haul a rhai manteision gan fod rhai effeithiau optegol wrth deffnyddio coronagraff ddim yn bresennol. Felly mae'r data caif ei gasglu yn rhoi cyfle i astudio'r rhannau isaf o'r corona , credir bod y rhan yma o'r Haul yn cuddio'r ateb i'r cwestiwn o gynhesu'r corona. Mae'r ffordd sut mae'r corona yn cael ei gynhesu yn un o ddirgelon mwyaf ffiseg modern, mae'r corona ei hun yn llawer poethach na'r cromosffer oddi tano, hefo tymhereddau yn cyrraedd 1-2MK. Mae'r corona yn boethach nag y cromosffer, hefo tymhereddau o 1-2MK. Mae hyn yn groes i'n synnwyr cyffredin, gan fod yr haen isaf yn oer ag wrth symund yn uwch o'r egni (yn y craidd) , mae'r plasma yn mynd yn boethach. Mae hwn yn un o'r problemmau mwyaf mewn ffiseg yr Haul ac yn wir ffiseg modern. Mae rhai yn ceisio esbonio hyn wrth honni bod niferoedd fawr o nano/pico fflers (allyriadau bach o belydrau-X), neu tonnau magnetic, ble mae'r maes magnetig yn osgiliadu fel tant ar gitar, a all arwain at gynhesu os maent yn rhyngweithio a'r plasma. Fel awn i uchderau mwy a mwy (at tua 15 radiws yr Haul) mae'r corona yn trawsnewid i wynt yr Haul, yr enw am y casgliad o ronnynnau yn cael eu allyrru gan yr Haul.
Solar Eclipses
Mae' gyd-ddigwyddiad lwcus fod y Lleuad hefo deiametr onglog tebyg i'r Haul.Yn ystod eclips mae'r Lleuad yn pasio o flaen yr Haul yn atal goleuni o wyeb yr Haul (y ffotosffer) ein cyrraedd ar y Ddaear. Mae hyn yn rhoi cyfle gwych i astudio'r corona isel sydd yn llawer llai llachar na'r ffotosffer. Yn hanesyddol fe oedd eclipsau yn cael eu gweld fel unai gwyrth neu arwydd drwg am y dyfodol, ac maent yn cael ei disgrifio mewn sawl testyn hanesyddol. Yn oes yr goleuedigaeth cychwynnodd astudiaeth mwy gwyddonol. Er fod eclips yn parhau am ddim on ychydig o funudau maent yn cynnig cyfle unigryw i astudio atmosffer allanol yr Haul. Gwelwyd un o'r alldafliadu mas o'r corona cyntaf yn ystod eclipse (llun ar y dde).Yn yr oes modern yn lle sgets wedi fraulunio a llaw mae camerau cymhleth a nifer o hidlyddion gwahanol yn cael eu defnyddio i astudio tymhereddau gwahanol a ceir y delweddau eu prosesu yn ychwanegol i ddangos rhannu ni ellir eu gweld a llygaid. Mae eclipsau yn parahau i fod y dechneg orau i astudio'r corona ar bellderoedd o 1.4-2 radiws solar.
