The Solar Chromosphere and Corona: Quiet Sun
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The Solar Chromosphere and Corona: Quiet Sun
Book title : The Solar Chromosphere and Corona:
Quiet Sun
Author(s) :
ISBN : 9789401017152
Language : english
Publisher : Springer
Category : Physics
DOWNLOAD EBOOK The Solar Chromosphere and
Corona: Quiet Sun
The widespread tendency in solar physics to divide the solar atmosphere into separate layers and
to distinguish phenomena of solar activity from phenomena of the quiet Sun emphasizes the wide
ranging diversity of physical conditions and events occurring in the solar atmosphere. This
diversity spans the range from a neutral, essentially quiescent atmosphere to a highly ionized,
violently convective atmosphere; from a domain in which magnetic field effects are unimportant
to a domain in which the magnetic pressure exceeds the gas pressure, and from a domain in
which the particle motions are Maxwellian to a domain in which an appreciable fraction of the
particles is accelerated to relativistic energies. It is now widely recognized that the
chromosphere and corona have a common origin in the mechanical energy flux generated in the
hydrogen convection zone lying beneath the photosphere. Furthermore, magnetic field
phenomena appear to be as vital to the structure of th~ quiet Sun as to the active Sun. For these
reasons it appears desirable to present a unified treatment of the entire solar atmosphere, both
active and quiet, in a single volume. On the other hand, such a treatise must be very long if it is
to avoid being superficial, and it is very difficult for a single author to write authoritatively on
such a wide range of topics.
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hat er neben zahl reichen Sätzen der verschiedensten Art über konvexe Bereiche und Körper einen Satz über die Flächeninhalte von parallelen ebenen Schnitten eines konvexen Körpers bewiesen, der sich in der Folge als fundamental herausgestellt hat. Die Bedeutung dieses Satzes hervor gehoben zu haben, ist das Verdienst von MINKOWSKI. In mehreren Arbeiten, insbesondere in "Volumen und Oberfläche" (1903) und in der großzügig angelegten, unvollendet gebliebenen Arbeit "Zur Theorie der konvexen Körper" (Literaturverzeichnis [3J, [4J) hat er durch Ein führung von grundlegenden Begriffen wie Stützfunktion, gemischtes Volumen usw. die dem Problemkreis angemessenen formalen Hilfsmittel geschaffen und vor allem den Weg zu vielseitigen Anwendungen, speziell auf das isoperimetrische (isepiphane) und andere Extremalprobleme für konvexe Bereiche und Körper eröffnet. Weiterhin hat MINKOWSKI den engen Zusammenhang dieser Begriffsbildungen und Sätze mit der Frage nach der Bestimmung konvexer Flächen durch ihre GAusssche Krüm mung aufgedeckt und tiefliegende diesbezügliche Sätze bewiesen. Die Brille als Optisches Instrument Die kleine Schrift, die ich hiermit den Fachleuten, namentlich den Ophthalmologen, anbiete, hat einen doppelten Zweck. Sie soll auf Grund einer fiir die besprochenen Formen geniigend eingehenden theoretischen Darstellung zeigen, welche Anforderungen man vorderhand an eine richtig konstruierte Brille stell en kann, und sie soll weiterhin die Prioritatsrechte der verschiedenen Erfinder feststellen, so weit mir das ohne eine gar zu weit abseits fiihrende Beschaftigung mit diesem Thema moglich war. Wer meinen Entwicklungsgang auf optischem Gebiete kennt, wird wissen, daR mir die Vertretung alterer Rechte besonders am Herzen liegt. Der theoretische Teil ware von mir nie oder doch nie 50 geschrieben worden, wenn nicht der wissenschaftliche und personliche Einfluil Herrn ALLVAR GULLSTRANDS nicht allein die Anregung gegeben, sondern auch meine optischen Ansichten von Grund aus umgestaltet hatte. Wo ich auf seine Schriften hinweisen konnte, habe ich das getan, doch halte ich es fiir meine Pflicht, auch darauf aufmerksam zu machen, dail ich seiner bereit willig gewahrten Durchsicht meiner allerdings noch unvollstandigen ersten Niederschrift Hinweise verdanke, deren Beachtung eine wesentlich groilere Einheitlichkeit, Strenge und Anwendbarkeit zur Folge hatte. Soweit mir die Literatur bekannt ist, handelt es sich hier urn den ersten Versuch, das gesamte Gebiet der Brillenoptik auf der Grundannahme des bewegten Auges zu behandeln und die Eigenschaften der Brille 50 an zugeben, wie sie der Benutzer empfindet. Es sollte mich freuen, wenn es gelungen ware, den Ophthalmologen diese Probleme naherzubringen. Introduction to Nuclear Radiation Detectors There have been many interesting developments in the field of nuclear radiation detectors, especially in those using semiconduct ing materials. The purpose of this book is to present a survey of the developments in semiconductor detectors along with discus sions about gas counters and scintillation counters. These discus sions are directed to detector users, usually scientists and technicians in different fields such as chemistry, geology, bio chemistry, and medicine. The operation of these detectors is discussed in terms of basic properties, such as efficiency, energy resolution, and resolving time, which are defmed in the first chapter. Differences among these detectors in terms of these properties are pointed out. Chapter 2, on interaction of radiations with matter, discusses how different radiations lose energies in matter and how differences in their behavior in matter affect the design and operation of detectors. Although emphasis is placed on fundamentals throughout the book, the reader is also made aware of the new developments in the field of radiation quite often detection. The author has taught a course in radioisotopes for several years for science, engineering, medical, and dental students. The emphasis on topics varied from time to time to satisfy the varying interests of the students. However, the contents of this book formed the core of the course. About ten selected experiments on detectors were done along with this course (a list of these vii Preface viii experiments may be supplied on request). Die Mitogenetische Strahlung Das vorliegende Buch ist als Fortsetzung der "Probleme der Zellteilung" gedacht, deren Inhalt daher als bekannt vorausgesetzt wird. Ich habe jede Wiederholung des im ersten Bande Ent haltenen vermieden und führe den Leser sofort in medias res ein. Es wird sicher
auffallen, dass im Gegensatz zum ersten Bande das Problem der Zellteilung als solches ganz in den Hintergrund tritt und gar nicht diskutiert wird. Es zeigte sich nämlich in den letzten Jahren immer mehr, daß hier ein weiteres Vordringen auf dem von uns eingeschlagenen Wege eine gewaltige Vorarbeit auf anderen Gebieten der mitogenetischen Strahlungsforschung voraussetzte, die uns in den verflossenen Jahren vollständig in Anspruch nahm, aber jetzt zu einem gewissen, partiellen Ab schlusse gelangte, da die wesentlichen Vorbedingungen des Zu standekommens des mitogenetischen Effektes gegenwärtig als einigermaßen geklärt gelten dürften. Das Buch ist im übrigen in viel geringerem Maße eine Zu sammenfassung des bisher Veröffentlichten, als eine abgerundete Darstellung und theoretische Verwertung einer sehr großen Anzahl neuerer Ergebnisse, sowohl aus unserem Laboratorium, wie auch von fremden Forschern, die mir ihre Ergebnisse in freundlicher Weise zur Verfügung stellten. Die ganze Lehre von der mito genetischen Strahlung erhält nunmehr ein in manchen Zügen völlig neues Gewand, welches hoffentlich zur Klärung der noch bestehenden Mißverständnisse führen wird. Denn anders als mit diesem Namen kann ich die vereinzelten skeptischen Äußerungen der allerletzten Zeit nicht bezeichnen. Theorie der Wechselströme Der vorliegende Band ist in Form eines Lehrbuches gehalten und behandelt den Teil der Wechselstromtheorie und verwandte Gebiete der Elektrizitatslehre, der fiir ein eingehendes Studium del' Starkstromtechnik in Frage kommt. 1 gewahnlichen reellen GroBen durchgefiihrt worden sind. Grundlagen der Astrophysik 3 Veranderung des Fokalabstandes in meBbarer Weise verandert werden kann. SEIDELS und ARAGOSI Messungen der Planeten und ihre theoretischen Be trachtungen iiber dieselben bilden wertvolle Beitrage zur Photometrie, insbesondere da durch dieselben die Unvollkommenheit der LAMBERTschen Reflexionsformel nachgewiesen wird. SEiDEL gibt eine neue Tabelle der Extinktion und eine For mel fUr die Helligkeit des Saturn in Abhiingigkeit von der Offnung seiner Ringe. Die Theorie der Beugung des Lichts im Fernrohr, die fUr die astronomische 2 Photometrie von groBer Bedeutung ist, wird von SCHWERD in einem umfassen den Werke und gleichzeitig, mit der Beschrankung auf die Erscheinungen bei Lichtpunkten, von AIRy3 behandelt. In die Mitte des Jahrhunderts fallen auch die theoretische Abhandlung von A. BEER4 iiber die Grundziige des photometrischen Kalkiils sowie zwei andere theoretisch-photometrische Schriften, die sich mit LAMBERTS Photometrie 5 6 kritisch befassen, von G. RECKNAGEL und J. RHEINAUER • J. HERSCHEL lieferte einen Beitrag zur Theorie der Mondphasen durch seine Mes sungen der Helligkeit un seres Trabanten mit Hilfe eines sinnreichen Astrometers7. Einen weiteren wesentlichen Fortschritt bilden dann die geistvollen Arbeiten von FR. ZOLLNER8, die in den sechziger Jahren des 19. Jahrhunderts erscheinen. Vorlesungen über Atommechanik Der Titei "Atommechanik" dieser Voriesungen, die ich . im Wintersemester 1923/24 in Go!Ltingen, gehai~en habe, ist der Bezeichnung' "Himmeismechanik" nachgebildet. Wie diese den Teil der theoretischen Astronomie abgrenzt, der die Berechnung. der Bahnen der Himmelskorper nach den mechanischen Gesetzen zum Gegenstand hat, so soll das W ort Atommechanik zum Aus druck bringen, daB hier die Tatsachen der Atomphysik unter dem besonderen Ge~ichtspunkt der Anwendung m~chanischer Prinzipien behandeit werden. Hierin liegt_ . eingeschlossen, daB es sich um den Versuch einer deduktiven Darstellung der Atom -theorie handeit. Da,s Bedenken, diese Theorie sei hierfiir noch nicht reif, ·mochte ich mit dem Hinweis zerstreuen, daB es sich eben um ein~n Versuch, ein logisches Experiment handelt, dessen Sinn gerade der ist, die Grenzen abzustecken, bis zu denen die heute geltenden Prinzipien der Atom- und Quantentheorie sich bew?hren, und die W ege zu bahnen, die iiber diese Grenzen hinaus fiihren sollen. Um dieses Programm schon im Titei deutlich zu machen, habe ich das vorliegende Buch als "1. Band" bezeichnet; · der 2. Band soli dann eine hohere Ann?herung an die "el). dgiiltige" Atommechanik enthalten. Ich weiB, daB das V ersprechen eines soichen zweiten Ban des kiihn ist; denn vor l?ufig hat man nur wenige und undeutliche Hinweise iiber die Art der Abweichungen, die zur Erkl?rung der A tomeigenschaften an den kiassischen Gesetzen angebracht werden miissen. Graphische Darstellung der Spektren von Atomen und Ionen mit Ein, Zwei und Drei
Valenzelektronen" Physics,"In diesem Buche habe ich den Versuch gemacht, unser der zeitiges Wissen und Nichtwissen iiber die Elektronenabspaltung infolge von Lichtabsorption iibersichtlieh darzulegen. Der Nachdruck li Dies Buch verdankt seine Entstehung einer Anregung, die be reits im Jahre 1924 von den Herausgebern der Sammlung "Struk tur der Materie" ausging und sowohl von CARL RuNGE in Göttingen als auch von mir aufgenommen wurde. Es bedeutete für mich eine freudige Überraschung, als mir RuNGE, mein verehrter Lehrer, den Vorschlag machte, das in Aussicht genommene Buch gemeinsam mit ihm zu verfassen. In mehreren Besprechungen wurde der Plan des Buches in großen Zügen festgelegt und eine Arbeitsteilung in der Weise vereinbart, daß ich die zunächst notwendige Anfertigung der vorgesehenen Figuren übernahm, während Runge dann bei der Abfassung des Textes entscheidend mitwirken wollte. Das Zeichnen der Figuren erwies sich als sehr viel mühsamer und er forderte wesentlich längere Zeit, als ich zunächst gedacht hatte, so daß ich erst Ende des Jahres 1926 mit dieser Arbeit wenigstens bis zu einem vorläufigen Abschluß kam. Am 3. Januar 1927 starb CARL RUNGE plötzlich und unerwartet. Sein Tod, ein schwerer Verlust für die gesamten Naturwissen schaften, ist von mir besonders schmerzlich empfunden worden, verlor ich doch in ihm nicht nur den Lehrer und väterlichen Freund, sondern auch den Mitarbeiter an dem gemeinsamen Werk gerade in dem Augenblick, in dem seine Mitarbeit entscheidend einsetzen sollte. Es entstand nun für mich die Frage, ob ich die Figuren, die fertig vorlagen, mit kurzen Erläuterungen, aber ohne längeren Text, also sozusagen als Figurenmappe, herausgeben, oder ob ich selbst einen Text dazu schreiben sollte. Der Smekal-Raman-Effekt Dank der Einfachheit der Beobachtungsmethodik hat sich in del' seit del' Entdeckung (28. II. 1928) des neuen Effektes ver flossenen kurzen Zeit ein Erfahrungsmaterial angesammelt, dessen Umfang selbst fiir das jetzige Arbeitstempo erstaunlich genannt werden kann. Es ist, auch wenn man von Anfang an mitgearbeitet und die Literatm (z. B. aIR Referent del' Physikal. Berichte) grundlich verfolgt hat, nicht mehr leicht, ohne langwieriges Nach such en Zll sagen. was schon erschopfend bearbeitet wurde und wo fiihlbare Lucken bestehen. Es Achien damm an del' Zeit, das bisher Erreichte zu sammeln und zu ordnen lind alf; Grundlage fiir die rationelle Weiterarbeit bereitzustellen. Del' Zeitpunkt schien allch deshalb gunstig, weil man den Eindruek gewinnt. als ob die erste sturmische Entwick lung voriiber, del' erste leichte Gewinn eingeheimst sei und die weitere experimentelle Forschllng "ieh mehr naeh del' Tiefe, als AO wie bisher nac:h del' Breite erstrecken wurde. Man braneht nic:ht zu fiirchten, daB es expel'imentell nic:hts mehr zu tun gii be; im Gegenteil! Trotz del' groBen geleisteten Arbeit feblt n()c:b viel Zll jener VolIRtandigkeit de" Erfahrungs materials. von del' man eineErleic:hterung fiir die Sc:hwierigkeiten del' theoretit-lchen Deutung erhoffen kann: dabei werden viele del' Beobachtungen revidiert, mit besseren Mitteln, mit gro13erer Ge nauigkeit lind womoglieh am Gaszustand wiederholt werden mussen. Die Polarisations- und lntensitatsfragen wurden bisher gerade nul' gesircift: Einzelprobleme, wie del' Einflu13 del' zwischen molekularen Krafte. die Feinstruktur del' Streulinien u. a. m. Das Ultrarote Spektrum Bis vor kurzem gab es noch keine zusammenfassende Dar stellung der Ergebnisse der Ultrarotforschung. Wir haben daher gern die Aufgabe übernommen, für die Sammlung "Struktur der Materie" eine Monographie über das ultrarote Spektrum zu schreiben. Während der Abfassung des Manuskripts sind sowohl von französischer Seite (LECOMTE, Le Spectre Infrarouge ) als auch von englischer Seite (RAWLINS und TAYLOR, InfraredAnalysis of Molecular Structure) Bücher erschienen, die sich mit unserem Thema befassen; doch unterscheidet sich das vorliegende Buch von ihnen durch die Tendenz, abgesehen von der Berücksichtigung der inzwischen erschienenen Literatur. LECOMTE bringt in der Hauptsache eine nach experimentellen Gesichtspunkten geordnete Zusammenstellung der Beobachtungen, ohne auf die theoretischen Zusammenhänge näher einzugehen. Die englischen Autoren da gegen geben eine gute Einführung in die Anwendung der Ultra rotforschung auf die Erforschung der Molekularstruktur, ohne Vollständigkeit erstreben zu wollen. Wir haben versucht, beide Tendenzen zu vereinen. Die Literatur ist, soweit es möglich war, bis Ende 1929 berücksichtigt. Es sei gestattet, hier einiges
über den Inhalt des Buches zu sagen. Die sachliche Abgrenzung einer Darstellung des ultra roten Spektrums ist insofern schwierig, als enge Zusammenhänge mit anderen Spektralgebieten vorhanden sind, die wir oft nur andeuten konnten. Da wir theoretische Gesichtspunkte in den Vordergrund stellten, haben wir im allgemeinen die Grenze so gezogen, daß nur solche Tatsachen berücksichtigt wurden, die als Lebensäußerung der Moleküle gelten können, ohne Mit wirkung der Elektronen. Dies gilt hauptsächlich für die beiden letzten Kapitel, die das Hauptthema des Buches bilden und die Eigenschwingungen der Moleküle behandeln. Die zum Ver- IV Vorwort. Astrophysik Das vorliegende kleine Buch verfolgt ein doppeltes Ziel. Ver anlassung zu seinem Entstehen war in erster Linie der Wunsch, den Physikern eine kurzgefaßte Einführung in die Probleme der Astrophysik zur Verfügung zu stellen. Es schien andererseits mög lich, daß ein solchea Buch auch in der astronomischen Literatur eine Lücke ausfüllen könnte. Deshalb richtet e~ sich auch an diejenigen Astronomen, welche aich mit astrophysikalischen An wendungen der Physik beschäftigen. Wegen des kleinen Umfanges des Buches ist es unmöglich ge wesen, Vollständigkeit anzustreben, und manche wichtigen Pro bleme sind faat unerwähnt geblieben. Hier aind vor allem die mit dem Sonnenmagnetismus zusammenhängenden Probleme zu nennen. Die diesbezügliche Anwendung des Zeeman-Effektes ent hält aber keine Züge, die dem Physiker fremd sind. Andererseits sind die vorliegenden Hypothesen über den Ursprung des Sonnen magnetismus wohl noch zu unreif, als daß eine einheitliche Dar stellung derselben aktuell sein dürfte. Das Manuskript wurde während der ersten Monate dieses Jahres abgeschlossen, und die Literatur nach 1929 konnte nur teilweise berücksichtigt werden. Den Herren Herausgebern und Herrn Dr. HECKMANN, Göt tingen, bin ich für sorgfältige sprachliche Abrundung des Textes zu großem Dank verpflichtet. Auch ist es mir eine angenehme Pflicht, Herrn B. BoK von der Harvard~Sternwarte für wertvolle Ratschläge zu danken, dem Verlag aber für wohlwollendes Ent gegenkommen bei der Drucklegung, die infolge äußerer Umstände sehr verzögert wurde. Oalo, den 25. November 1930. Unlversitätssternwarte. SVEIN ROSSELAND. Inhaltsverzeichnis. Die Zentrifugalkraft Gardons- nous de croire qu'une science soH faHe quand on l'a reduite ades formules analytiques. Rien ne nous dispense d'etudier les choses en elles-memes, et de nous bien rendre compte des Idees qui font l'objet de nos speculations. Poinsot. Die vorliegende Abhandlung ist, wie manche ähnliche in neuerer Zeit veröffentlichte, durch die Not des Unterrichts hervorgerufen. Dem Lehrenden, der um vollkommenste Klarheit der Grundanschauungen und Grundbegriffe bemüht war, stellten sich Schwierigkeiten entgegen, deren Lösung von einem eingehenden Studium der Quellen werke erwartet werden durfte. Beabsichtigt war lediglich eine historisch-didakdsche Studie über die Zentrifugalkraft. Es zeigte sich indessen, daß die Ursache der Unsicherheit über diesen Gegen stand einen tieferen Grund hatte, und es ergab sich die Nötigung, die Grund lehren der Mechanik einer kritischen Betrachtung zu unterziehen. So ist die Arbeit zugleich ein Beitrag zur Revision der Newtonschen Bewegungs gesetze geworden. Wenn die hierauf bezüglichen Darlegungen des Ver fassers richtig sind, so steht die Physik vor einer Gefahr, die jeder zum Ausbau eines Systems gelangten Wissenschaft droht - vor der Gefahr, in Scholastik zu verfallen. Dies betrifft die heutige Physik mindestens so weit, als sie den N ew~onschen Prinzipien folgt. Es entspringen daraus gewisse Mängel, die leicht dazu verführen können, das historisch Gewordene gering zu achten und als reif zum Untergang zu erklären, namentlich in einer Zeit, wo die wissenschaftliche Phantasie in der Schaffung neuer "Bilder" eine staunenswerte Fruchtbarkeit entfaltet. Astrostatistics and Data Mining This volume provides an overview of the field of Astrostatistics understood as the sub-discipline dedicated to the statistical analysis of astronomical data. It presents examples of the application of the various methodologies now available to current open issues in astronomical research. The technical aspects related to the scientific analysis of the upcoming petabyte-scale databases are emphasized given the importance that scalable Knowledge Discovery techniques will have for the full exploitation of these databases.
Based on the 2011 Astrostatistics and Data Mining in Large Astronomical Databases conference and school, this volume gathers examples of the work by leading authors in the areas of Astrophysics and Statistics, including a significant contribution from the various teams that prepared for the processing and analysis of the Gaia data. Astrostatistics and Data Mining This volume provides an overview of the field of Astrostatistics understood as the sub-discipline dedicated to the statistical analysis of astronomical data. It presents examples of the application of the various methodologies now available to current open issues in astronomical research. The technical aspects related to the scientific analysis of the upcoming petabyte-scale databases are emphasized given the importance that scalable Knowledge Discovery techniques will have for the full exploitation of these databases. Based on the 2011 Astrostatistics and Data Mining in Large Astronomical Databases conference and school, this volume gathers examples of the work by leading authors in the areas of Astrophysics and Statistics, including a significant contribution from the various teams that prepared for the processing and analysis of the Gaia data. Metrology for Fire Experiments in Outdoor Conditions Natural fires can be considered as scale-dependant, non-linear processes of mass, momentum and heat transport, resulting from a turbulent reactive and radiative fluid medium flowing over a complex medium, the vegetal fuel. In natural outdoor conditions, the experimental study of natural fires at real scale needs the development of an original metrology, one able to capture the large range of time and length scales involved in its dynamic nature and also able to resist the thermal, mechanical and chemical aggression of flames on devices. Robust, accurate and poorly intrusive tools must be carefully set-up and used for gaining very fluctuating data over long periods. These signals also need the development of original post-processing tools that take into account the non-steady nature of their stochastic components. Metrology for Fire Experiments in Outdoor Conditions closely analyzes these features, and also describes measurements techniques, the thermal insulation of fragile electronic systems, data acquisition, measurement errors and optimal post-processing algorithms. This book is intended for practitioners as a reference guide for optimizing measurements techniques in an outdoor environment. Advanced-level students and researchers will also find the book invaluable. Atomic Scale Interconnection Machines This volume documents the first International Workshop on Atomic Scale Interconnection Machines organised by the European Integrated Project AtMol in June 2011 in Singapore. The four sessions, discussed here in revised contributions by high level speakers, span the subjects of multi-probe UHV instrumentation, atomic scale nano-material nanowires characterization, atomic scale surface conductance measurements, surface atomic scale mechanical machineries. This state-of-the-art account brings academic researchers and industry engineers access to the tools they need to be at the forefront of the atomic scale technology revolution. Architecture and Design of Molecule Logic Gates and Atom Circuits Have you ever puzzled over how to perform Boolean logic at the atomic scale? Or wondered how you can carry out more general calculations in one single molecule or using a surface dangling bond atomic scale circuit? This volume gives you an update on the design of single molecule devices, such as recitfiers, switches and transistors, more advanced semi-classical and quantum boolean gates integrated in a single molecule or constructed atom by atom on a passivated semi-
conductor surface and describes their interconnections with adapted nano-scale wiring. The main contributors to the field of single molecule logic gates and surface dangling bond atomic scale circuits theory and design, were brought together for the first time to contribute on topics such as molecule circuits, surface dangling bond circuits, quantum controlled logic gates and molecular qubits. Contributions in this volume originate from the Barcelona workshop of the AtMol conference series, held from January 12-13 2012.
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