louder than hell

Übungen zu Vorlesung Sonne und sonnenähnliche Sterne
Hausaufgaben: Abgabe 9. Mai 2016
1.) (3 Punkte) Wir beobachten die solaren 5 Minuten Oszillationen von
Sonnenaufgang um 6 Uhr morgens bis Sonnenuntergang um 20 Uhr,
wobei Sie jede Minute eine Messung der Radialgeschwindigkeit
vornehmen. Was ist die kleinste (niedrigste) Frequenz, die sie
beobachten können?
English: We observe the Sun the whole day from sunrise at 6 o’clock in
the morning until sunset at 8 o’clock in the evening. You take one radialvelocity measurement per minute. What is the lowest frequency that you
can detect?
2.) (2 Punkte) Sie beobachten alle l und m Schwingungsmoden von
l=1 bis l=100. Wie viele sind das?
English: You observe all l and m modes from l=1 to l=100. How many
modes are these?
3.) (2 Punkte) Sie beobachten einen Stern und stellen fest, dass das
Maximum der Sternschwingungen bei einer Periode von 655.73
Sekunden liegt. Sie haben durch spektroskopische Beobachtungen
eine effektive Temperatur des Sterns von 5777 K ermittelt. Ihre
interferometrischen Messungen haben ergeben, dass der Stern 4
Sonnenradien groß ist. Was ist seine Masse des Sterns?
English: Your observation of a star shows that the maximum of the
oscillations are at a period of 655.73 seconds. You have
spectroscopically determined that the effective temperature of that star to
5777 K, and you have interferometrically determined that it has a radius
of 4 solar radii. What is the mass of the star?
4.) (3 Punkte) Sie beobachten diesen Stern von Sonnenuntergang bis
Sonnenaufgang, also von 20 Uhr abends bis 6 Uhr morgens.
Welchen Fehler hat die Massebestimmung des Sterns wenn Sie
annehmen, dass die Temperatur und Radienmessung perfekt
sind?
English: You observe the same star from sunset at 8 o’clock in the
evening until sunrise at 6 o’ clock in the morning. Assume that your
temperature and radius determination are perfect. What is he error in
the mass determination?
Spassaufgabe: Louder than hell? Gemäß den Studien von
Ulmschneider beträgt der in Wellen steckende Energiefluss am
oberen Ende der Konvektionszone der Sonne etwa 6 1022 W.
Vergleichen Sie die akustische Flussdichte [Wm-2] („der Lärm“) am
oberen Ende der Konvektionszone mit dem für die Heizung der
Korona auf eine Temperatur ca. 106K notwendige akustische
Flussdichte von etwa 100 Wm-2. Vergleichen Sie die für die Heizung
der Korona notwendige akustischen Flussdichte mit der beim dem
„Epica“ Konzert in Eindhoven (sicher kein „Lärm“). Bei diesem
Konzert wurde der etwa 40m breite, 9m hohe und 50 m lange
„Klokgebouw“ insgesamt eine Leistung und 92800W beschallt.
Welche Schlüsse ziehen Sie daraus? Was bedeutet dies für die
möglichen Heizmechanismen der Korona der Sonne?
Joke exercise: Louder than hell? I personally do not know how loud it
is in hell but we can calculate how loud it is on the Sun. According to
studies of Ulmschneider, the total acoustic power at the upper end of
the convection zone of the Sun is about 6 1022 W. Compare the
acoustic flux-density [Wm-2] (say, “the noise”) at the upper end of the
convection zone with what is required to heat the Corona of the Sun
to its million degrees temperature (you may call a place that hot “hell“
if you like), which is of the order of 100 Wm-2. Now, compare the
acoustic flux density needed to heat the Corona with that of the
„Epica“ (certainly not “noise”) concert in Eindhoven. In this concert a
total power of 92800W was emitted in to the „Klokgebouw“ which is
roughly 40m wide, 50m long, and 9m high. What conclusions can you
draw from this? Particularly what conclusions do you draw in respect
to the possible heating mechanisms of the Corona of the Sun?