ĠSTANBUL ÜNĠVERSĠTESĠ GÖZLEMEVĠ VERĠLERĠYLE 23. GÜNEġ LEKE ÇEVRĠMĠ NĠN ARDINDAN

Transkript

1 Güneş ve Güneş Benzeri Yıldızlar Sempozyumu - İstanbul ĠSTANBUL ÜNĠVERSĠTESĠ GÖZLEMEVĠ VERĠLERĠYLE 23. GÜNEġ LEKE ÇEVRĠMĠ NĠN ARDINDAN Selçuk BĠLĠR, Mevlânâ BAġAL, Hikmet ÇAKMAK, Korhan YELKENCĠ, Esma YAZ, Nurol AL ERDOĞAN, Asuman GÜLTEKĠN İstanbul Üniversitesi, Fen Fakültesi, Astronomi ve Uzay Bilimleri Bölümü, Üniversite, İstanbul {sbilir; mbasal; hcakmak; yelkenci; esmayaz; al; asumang}@istanbul.edu.tr Özet: İstanbul Üniversitesi Gözlemevi nde 1951 yılından beri düzenli Güneş leke gözlemleri yapılmakta olup 16. günü aşkın fotosfer ve kromosfer gözlemiyle oldukça zengin bir arşivi bulunmaktadır. Bu çalışmada kullanılan çevrimsel veriler İstanbul Üniversitesi Astronomi ve Uzay Bilimleri Bölümü çalışanlarının yıllık leke değerlendirme raporlarından alınmışlardır. 23. Güneş Leke Çevrimi nin kelebek diyagramından, yığılma ağırlığı itibariyle güney yarımküre gruplarının kuzey yarımküredekilere kıyasla daha geniş bir enlem ve boylam aralığına yayıldıkları görülmektedir. Bu durum belirgin bir kuzey-güney asimetrisinin görsel tezahürüdür. Aylık ortalama değerlerle çizilen rölatif sayı diyagramında çok belirgin bir şekilde görülen çift piklilik bu çevrimin bir diğer önemli özelliğidir. Önceki bir kısım çevrimde olduğu gibi 22. Çevrim de de görülen bu özellik, 23. Çevrim de çok daha bariz bir görünüm arz etmektedir. 1. GiriĢ Başlıca Güneş, yıldızlar ve galaktik yapı konularında çalışılan Bölümümüzde rutin gözlemsel faaliyetler Güneş üzerine olup, bünyesindeki İstanbul Üniversitesi Gözlemevi (İÜG) teleskopları kullanılarak günlük fotosfer (ışıkküre) ve kromosfer (renkküre) gözlemleri yapılmaktadır. Beyaz ışık izdüşüm fotosfer görüntülemesi ve çizimiyle dar bant Hα CCD ġekil 1. İÜG astrografı ve Güneş gözlemlerinde kullanılan beraberindeki refraktörler. kromosfer görüntülemesinden ibaret olan bu faaliyet kapsamında, Güneş lekeleri, filamentler (disk üzerinde ipliksi yapıda görünen manyetik karakterli oluşumlar), protüberanslar (ipliksi 151

2 İstanbul Üniversitesi Gözlemevi Verileriyle 23. Güneş Çevriminin Ardından yapıların disk kenarındaki düzenli-düzensiz madde çıkışı görüntüleri), Hα flerleri (Hα da kendini gösteren parlamalar), plaj alanları (Hα da görünür olan kromosferik sıcak ve parlak bölgeler) ve faküla alanları (beyaz ışıkta görünür olan fotosferik sıcak ve parlak bölgeler) gözlenmekte, çizilmekte, sayısal olarak görüntülenmekte, sınıflanmakta, arşivlenmekte ve paylaşılmaktadır. Bu çerçevede, 1996 Mayıs ında başlayan 23. Güneş Leke Çevrim i, gerek 13 yıl civarındaki sıra dışı uzunluğu, gerek öncekilerden daha belirgin olan çift hörgüçlülüğü, gerekse bir sonraki çevrimle bir yılı aşkın bir süre iç içe devam etmesiyle, tahminleri alt üst eden beklenmedik bir çevrim olmuştur. 2. Gözlem ve Değerlendirme Çizimleri 13/2mm refraktörle elde edilen Güneş in 25cm çaplı iz düşüm fotosfer diski üzerinden yapılan Güneş lekeleri, McIntosh Güneş leke grubu sınıflaması ile (bkz. Solar- Geophysical Data, 1987; McIntosh, 199) evrimsel olarak tasnif ve takip edilmekte, ölçüm ve hesaplamalarla değerlendirilerek çalışmalar için hazırlanmakta ve arşivlenmektedir. Kromosfer Fotosfer ġekil Güneş Leke Çevrimi nin İÜG verileriyle gelişimini temsilen minimum, çıkış kolu ortası ve maksimum dönemlerine ait üç örnek kromosfer fotoğrafı ve fotosfer çizimi. Kromosferik Hα parlamaları ise, 12/232mm refraktörle elde edilen 21mm çaplı odak görüntüsünü tam disk olarak algılayabilen 35mm negatif film formatında CCD ye sahip bir kamera ve elektronik bir dar bant Hα filtresi kombinasyonuyla sayısal olarak görüntülenmekte, kaydedilmekte, Hα optik Güneş parlaması kriterleri kullanılarak sınıflanmakta ve arşivlenmektedir. Gözlemevimiz de, Güneş in aktivite çevrimi çalışmaları kapsamında, 1945 ten beri yapılan ve 1951 yılından bu yana 25cm çaplı disk üzerinden standart çizimle devam ettirilen fotosfer gözlem ve çizimlerine, Hα Lyot filtresinin alındığı 1956 yılından bu yana kromosferik gözlem ve fotoğraflama da eklenmiştir (örnek çizim ve fotoğraflar için bkz. Şekil 2). Bu şekilde 152

3 Güneş ve Güneş Benzeri Yıldızlar Sempozyumu - İstanbul 16. günü aşkın fotosfer ve kromosfer gözlemiyle çok uzun bir zaman dilimini kapsayan zengin ve paylaşıma açık bir fotosfer ve kromosfer arşivi oluşturulmuş bulunmaktadır. Çalışmamızda kullanılan çevrimsel veriler de bu arşive dâhil olup İstanbul Üniversitesi Astronomi ve Uzay Bilimleri Bölümü çalışanlarının 23. Güneş Leke Çevrimi dönemine karşılık gelen yıllık leke değerlendirme raporlarından alınmışlardır (Sırma ve Bilir, 1998; Kılçık ve Al, 21; Esenoğlu, 26; Başal ve Güver, 28; Çay ve Çay, 28; Gülseçen, 28; Güver ve Güver, 28) Çevrimin Kelebek Diyagramı 23. Çevrim in İÜG verileriyle çizilen ve 18. Çevrim den sonrakilerle uyumlu bir enlem aralığına yayılan kelebek diyagramı (Şekil 3), özellikle güney yarımküre leke gruplarının çevrimin sonlarındaki ağırlıklı katkısı bakımından dikkat çekicidir: Lekesel kuzey-güney asimetrisine işaretle değişik enlem kuşakları için kayda değer derecede farklı olan yayılım ve yoğunlaşma, özellikle çevrim sonu itibariyle çok bariz görünmektedir. Güney yarımkürenin baskınlığı şeklindeki bu durum, 23 yılına kadar olan veriler itibariyle çevrim sonlanmadan da sergilenebilmiştir (Ataç ve Özgüç, 26). Yine İÜG verilerinden itibaren aynı grafikte resmedilen bir önceki çevrimin benzer dönemi için durum tersine olup yarıküresel asimetri bu defa kuzey yarımküre leke gruplarının hafif bir baskınlığı şeklinde tezahür etmektedir. ġekil 3. Bir önceki çevrimin sonu ile mukayeseli olarak 23. Güneş Leke Çevrimi nin kelebek diyagramı. 23. Güneş Leke Çevriminin Gnevyshev-Ohl Kuralı na uymaması (Gnevyshev ve Ohl, 1948) bir başka önemli sonuçtur: Tek numaralı çevrimlerin magnetik leke aktivitesi itibariyle çift numaralı bir önceki çevrimlerden daha şiddetli olacağını öngören bu kuralın tersine, 23. Çevrim manyetikolarak 22. den daha zayıf bir çevrim olmuştur (Çakmak ve ark., 21). Başlıca çevrimlerin uzunluklarını ve şiddetlerini tayine yönelik olan çevrim tahmin metodları, 24. Çevrim in de 23. den zayıf olacağına işaret etmektedir (Hathaway ve ark., 22; Schüssler, 27; Brajša ve ark., 29). 153

4 Rölatif Sayı İstanbul Üniversitesi Gözlemevi Verileriyle 23. Güneş Çevriminin Ardından 23. Çevrim in her iki yarımküredeki enlemsel ve boylamsal uzanımları, yaklaşık aynı enlemlerde ve zamanlarda başlayıp-bitmeleri itibariyle, uyumlu bir görünümdedir. Oysa bir önceki çevrimde, kuzey yarımkürede, düşük güney yarımküre enlemlerinde son leke gruplarının görünmesinden epeyce sonra dahi lekeler görünmektedir. Dolayısıyla, daha bariz olan kuzey-güney asimetrisi yalnızca leke gruplarının bölgesel yoğunlaşma farklarından ibaret olan 23. Çevrim in tersine, çevrim sonu için Şekil 3 te resmedildiği üzere, 22. Çevrim de bir faz farkı da vardır. Yarıküresel asimetri 11 yıllık aktivite çevrimi bazında çeşitli indeksler kullanılarak detayıyla çalışılmış bir konudur (Ballester ve ark., 25). 22. ve 23. çevrimler için yaklaşık bir yıl dolaylarında olan çevrimsel girişim (bir çevrimin bitişini belirleyen düşük enlemli son lekeler ile bir sonraki çevrimin başlangıcını işaretleyen yüksek enlemli ilk lekeler arasındaki ortak zaman aralığı) ortalama ile uyumludur. 23. Çevrim in özellikle iniş kolunun ortalamadan kayda değer derecede uzun ve tedrici gelişimi sebebiyle, 24. Çevrim le arasındaki bu ortak sürenin beklenenden daha uzun olması sürpriz değildir. 4. Genel Çevrimsel Özellikler 23. Güneş Leke Çevrimi nin İÜG verileriyle çizilen Şekil 4 teki aylık ortalama rölatif sayılar grafiğinden itibaren şunlar söylenebilir: Yıl ġekil Güneş Leke Çevrimi nin İÜG verileriyle çizilen aylık ortalama rölatif sayılar grafiği. a) 195 yılından bu yana gerçekleşen beş çevrimin son üçü (21, 22 ve 23. çevrimler), bariz bir çift hörgüçlü yapı sergilemektedirler. 23. Güneş Leke Çevrimi nde bu eğilim çok daha belirgindir. b) Yaklaşık 13 yıl civarındaki uzunluğuyla 23. Güneş Leke Çevrimi nin son 19 çevrimin en uzunu olduğu söylenebilir. c) Ortalama rölatif sayılar itibariyle Mart 2 ile Kasım 21 e denk gelen birinci ve ikinci hörgüçler arasındaki yaklaşık 1,8 yıllık süre, alışılmadık uzunluktaki çevrimden beklenenin tersine, iki yıl kadar olan ortalamayla uyumludur. d) 23. Çevrim, daha şiddetli olan birinci hörgücün 12,8 de kalan aylık ortalama rölatif sayı değeri itibariyle de sıra dışı bir özellik göstermemektedir. 154

5 Güneş ve Güneş Benzeri Yıldızlar Sempozyumu - İstanbul e) Ortalamadan çok daha uzun olan çıkış ve iniş kolları ise dikkat çekicidir. Alışılmadık derecede uzun dönemli, düzgün ve tedrici gidişatıyla iniş kolu özellikle kayda değer görünmektedir. f) Bariz olarak çevrim sonunda güney yarımküre leke gruplarının fazlalığıyla kendini gösteren yarıküresel asimetriye rağmen, 23. Güneş Leke Çevrim gruplarının her iki yarımküredeki enlemsel ve boylamsal dağılımları, yaklaşık aynı enlemlerde ve zamanlarda başlayıp-bitmeleri itibariyle, uyumlu bir görünümdedir. 5. Zürih Sınıflarına Dağılım A B C D E F H? A B C D E F H? ġekil 5. Leke gruplarının Zürih sınıflarına dağılımları. Uzun çevrimlerden beklendiği gibi ılımlı şiddetlerle seyreden 23. Güneş Leke Çevrimi nde, leke gruplarının Zürih sınıflarına dağılımları itibariyle; çevrimin ilerleyen safhalarında H sınıf leke gruplarının sayılarının arttığı, buna karşılık A ve B gruplarının sayılarının azaldığı görülmektedir (Şekil 5). Bu durum, çevrimin ilerleyen safhalarında, düşük enlemlere doğru giderek daha gelişkin leke gruplarının görünür olmaya başladığı görüşüyle uyumludur. 155

6 Rölatif Sayı χ² Değerleri İstanbul Üniversitesi Gözlemevi Verileriyle 23. Güneş Çevriminin Ardından 6. Gözlemevi Faktörünün Çevrimsel Tayini R=k(1g+f) bağıntısındagözlemevi indirgeme faktörü olarak adlandırılan k, coğrafi konuma, gözlemciye ve gözlem aletlerine bağlı olarak her gözlemevi için farklı değerler alır. İÜG rölatif sayı hesaplarında bir olarak alınan bu sayı, en iyi uyum noktası Şekil 6 ile verildiği üzere, İÜG ve Dünya Veri Merkezi 1 (World Data Center-WDC) aylık rölatif sayılarının χ 2 min analizi kullanılarak 23. Güneş Leke Çevrimi bazında hesaplanmıştır k.67 ġekil 6. İÜG ve WDC günlük rölatif sayılarının χ 2 min analizi ile karşılaştırılması suretiyle gözlemevi indirgeme faktörü k nın hesaplanması WDC Aylık Rölatif Sayı İÜG Aylık Rölatif Sayı Yıl ġekil 7. WDC ve indirgenmemiş İÜG rölatif sayıları ile 23. Çevrim. Buna göre; Şekil 7 ile verilen grafikteki kırmızı çizim WDC verilerini ve mavi çizim İÜG değerlerini göstermek üzere, her iki veri seti arasında, beklendiği gibi, İÜG nde k=1 alınıyor olmasından kaynaklanan ve verilerimizin yüksekliği şeklinde cereyan eden sistematik bir fark dikkat çekmektedir

7 Rölatif Sayı Güneş ve Güneş Benzeri Yıldızlar Sempozyumu - İstanbul WDC Aylık Rölatif Sayı İÜG Düzeltilmiş Aylık Rölatif Sayı Yıl ġekil 8. WDC verileri ile ve hesaplanan gözlemevi indirgeme faktörü ile indirgenmiş İÜG rölatif sayıları kullanılarak çizilen 23. çevrim grafiklerinin uyumu. WDC verileri beklenen değer kabul edilerek χ 2 min analizi uygulandığında Gözlemevimiz için k=,67 bulunur (Şekil 6). Rölatif sayı değerlerimiz bu faktörle çarpılarak indirgendiğinde, Şekil 8 de görüldüğü gibi, her iki çizim arasında tam bir uyum sağlanmaktadır. TeĢekkür: Bu çalışma BYP 4419, BYP 443 ve normal 621 numaralı projeleriyle İstanbul Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi tarafından desteklenmiştir. Kaynaklar -Ataç, T., Özgüç, A., 26, SoPh 233, Ballester, J. L., Oliver, R., Carbonell, M. 25. A&A 431, L5. -Başal, M., Güver, B.F., 28, Journal of Mathematics, Physics and Astronomy, New Series, Vol. 2. -Brajša, R., Wöhl, H., Hanslmeier, A., Verbanac, G., Ruždjak, D., Cliver, E., Svalgaard,L., Roth, M., 29, A&A 496, No.3, Çakmak, H., Başal, M., Al Erdoğan, N., Gültekin, A., 21, XVII. Ulusal Astronomi Kongresi, Kongre Kitabı (Baskıda). -Çay, H.İ., Çay, T., 28, Journal of Mathematics, Physics and Astronomy, New Series, Vol. 2. -Esenoğlu, H., 26, İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi Matematik, Fizik ve Astronomi Dergisi, 1. -Gnevyshev, M.N., Ohl, A.I., 1948, Astron. Zh. 25, 18. -Gülseçen, H., 28, Journal of Mathematics, Physics and Astronomy, New Series, Vol. 2. -Güver, T., Güver, F., 28, Journal of Mathematics, Physics and Astronomy, New Series, Vol. 2 -Hathaway, D.H., Wilson, R. M., Reichmann, E. J., 22. SoPh 211, Kılçık, A., Al, N., 21, İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi Astronomi ve Fizik Dergisi, 63-64, McIntosh, P., 199, Sol. Phys. 125, Shüssler, M., 27, Astron. Nachr. 328, No.1, Sırma, M., Bilir, S., 1998, İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi Astronomi ve Fizik Dergisi, 61, Solar Geophysical Data (Explanations of data reports), July 1987, Number 515, (Supplement). 157