Příčina chybějících slunečních skvrn odhalena

Umělecké ztvárnění řezu Sluncem. Velká konvektivní zóna je znázorněna jako řada černých smyček spojujících povrch Slunce s jeho vnitřkem. Autor obrázku: Andrés Munoz-Jaramillo z Harvard CfA.

V letech 2008 – 2009 sluneční skvrny téměř zcela vymizely na dobu 2 let. Sluneční činnost poklesla na dvousetleté minimum; vysoká zemská atmosféra se ochladila a smrštila; magnetické pole Slunce zesláblo a umožnilo kosmickému záření pronikat do sluneční soustavy v rekordním množství. Byla to velká událost a sluneční fyzikové se otevřeně divili, kam se všechny sluneční skvrny poděly. Odpověď na tuto otázku byla publikována 3. března 2011 v časopise Nature.

„Plazmové proudy hluboko uvnitř Slunce interferovaly s formováním slunečních skvrn a prodlužovaly minimum sluneční činnosti,“ říká hlavní autor Dibyendu Nandi z Indického institutu vědeckého vzdělávání a výzkumu v Kalkatě. „Náš závěr je založen na novém počítačovém modelu slunečního nitra.“

Po řadu let sluneční fyzikové uznávali důležitost „velké konvektivní zóny“. Obrovský systém plazmových proudů nazývaný ‘meridiální proudy’ (podobně jako oceánské proudy na Zemi) cestuje po slunečním povrchu, klesá do nitra kolem pólů a vystupuje k povrchu blízko slunečního rovníku. Tyto smyčkové proudy hrají klíčovou roli v 11letém slunečním cyklu. Když se sluneční skvrny začnou rozpadat, povrchové proudy zametou jejich magnetické zbytky a stáhnou je dolů do nitra hvězdy; 300 000 km pod povrchem sluneční magnetické dynamo zesiluje rozpad magnetických polí. Reanimované sluneční skvrny se stanou pohyblivějšími a vyplavou na povrch jako korkové zátky! Zrodí se nový sluneční cyklus.

Nandiho tým věří, že se vyvinul počítačový model, který správně interpretuje všechny tři aspekty procesu: magnetické dynamo, konvektivní zónu a vývoj pohyblivosti magnetických polí slunečních skvrn. „Podle našeho modelu potíže se slunečními skvrnami aktuálně začaly koncem 90. let během vzestupu slunečního cyklu č. 23,“ říká spoluautor Andrés Munoz-Jaramillo z Harvard Smithsonian Center for Astrophysics. „V té době se proudy v konvektivní zóně zrychlily“.

Rychle se pohybující zóna rapidně zpomají skupiny slunečních skvrn při jejich putování k vnitřnímu slunečnímu dynamu, které by je zesílilo. Na první pohled by se mohlo zdát, že to podpoří tvorbu slunečních skvrn, ale ne. Jakmile zbytky starých skvrn dosáhly dynama, projely zesilující zónou přiliš rychle, než aby se mohly plně reanimovat. Tvorba slunečních skvrn se zpomalila.

Cykly slunečních skvrn za poslední století. Modrá křivka ukazuje cyklické variace v počtu slunečních skvrn. Červené obdélníky jsou kumulativní počty dnů beze skvrn. Minimum slunečního cyklu č. 23 bylo nejdelší za toto období a připadá na něj největší počet dní beze skvrn. Autor grafu: Dibyendu Nandi et al.

Později, v prvním desetiletí 21. století se podle modelu proudy v konvektivní zóně znovu zpomalily a umožnily magnetickým polím strávit více času v zesilující zóně. Mezitím ale ubylo slunečních skvrn a zásoba těch nových se ztenčila. Ke všemu pomalu tekoucí proudy v konvektivní zóně vynášely k povrchu méně reanimovaných skvrn. A tak se začátek cyklu č. 24 opozdil.

„Porozumění a předpověď slunečního minima je něco, čeho jsme až dosud nebyli schopni – a ukazuje se to být velmi důležité,“ říká Lika Guhathakurta z NASA’s Heliophysics Division ve Washingtonu DC.

Před 3 lety, 2. března 2008 byl povrch Slunce úplně beze skvrn. Zdroj: SOHO/MDI

Zatímco sluneční maximum je vcelku jednoduché, trvá několik let a je přerušované epizodami silných erupcí, trvajících řádově dny, sluneční minimum může se může „zaseknout“ a protáhnout na řadu let. Proslulé Maunderovo minimum ze 17. století trvalo 70 let a probíhalo současně s nejhlubším ochlazením v rámci takzvané Malé doby ledové v Evropě. Této souvislosti však ještě úplně nerozumíme.

Jedna věc je jasná: během dlouhých minim se dějí podivné věci. V letech 2008-2009 magnetické pole Slunce zesláblo a sluneční vítr se zmírnil. Kosmické záření se za normálních okolností nedostane tak hluboko do vnitřní části sluneční soustavy. Během nejhlubšího minima v tomto století se meziplanetární prostor stal paradoxně nebezpečnějším pro cestování. Ve stejné době tepelný učinek ultrafialového záření, normálně zajišťovaný slunečními skvrnami, chyběl, a tak vysoká zemská atmosféra začala chladnout a smršťovat se. Kosmický odpad se přestal rozkládat a začal se hromadit na oběžné dráze. A tak dále …

Nandi poznamenává, že jejich nový počítačový model nevysvětluje pouze absenci slunečních skvrn, ale také zeslabení magnetického pole Slunce v letech 2008 – 2009.

Budoucí využití

Solar Dynamics Observatory (SDO) patřící NASA může měřit rychlost proudů v konvektivní zóně Slunce — nejen na povrchu, ale i v hloubce. Technika, která to umožňuje, se nazývá helioseismologie. Až vložíme nová, kvalitní data z SDO do tohoto počítačového modelu, možná půjde předpovědět délka a hloubka minim i na více cyklů dopředu.

Tento výzkum je sponzorován NASA, programem Living With a Star a Oddělením vědy a technologie indické vlády.

Zdroj:

PHILLIPS, Tony: Researchers Crack the Mystery of the Missing Sunspots, NASA Science News, 2. 3. 2011

3 komentáře Příčina chybějících slunečních skvrn odhalena

  • miroslav

    fajnovej čloánek

  • A.S.Pergill

    Aniž bych chtěl prudit, ale hned ten první obdélníček je výrazně vyšší než ten poslední. Věta v popise:
    > Minimum slunečního cyklu č. 23 bylo nejdelší
    > za toto období a připadá na něj největší počet
    > dní beze skvrn.
    je tady v rozporu s tím, co je na obrázku.

  • Ano, vím o tom. Ale takhle to bylo i ve zdrojovém článku Researchers Crack the Mystery of the Missing Sunspots, tak jsem to tak nechal i tady. Nejspíš to bylo v originále myšleno tak, že poslední obdélníček je nejvyšší z několika posledních – ne ale absolutně – proto tam nejspíš autor obrázku nechal ten ještě vyšší obdélníček z roku 1910.

    Nicméně jsem rád, že si toho někdo všiml. Aspoň je vidět, že to lidé čtou 🙂