Przejdź do treści

Podwójna natura Słońca

Plamy słoneczne

Naukowcy z Colorado odkryli, że nasza ulubiona gwiazda ludzkości może mieć podwójną naturę, która przejawiała się przede wszystkim ciekawymi anomaliami w zachowaniu się jej dynama i pól magnetycznych.

Fizycy Loren Matilsky i Juri Toomre opracowali nową symulację komputerową wnętrza Słońca. Podczas jej testów na jaw wyszło coś nieoczekiwanego: w rzadkich przypadkach wewnętrzna dynamika Słońca może się nieoczekiwanie zmienić i znacznie odbiegać od przyjętej normy. Słońce przełącza się wówczas jak gdyby w inny tryb pracy.

Są to na razie dość wstępne wnioski i badania, ale naukowcy sądzą, że wynik ich najnowszej pracy może być w zgodzie z rzeczywistymi obserwacjami Słońca pochodzącymi jeszcze z XIX wieku. Sam fakt  istnienia swoistego słonecznego alter ego może też dać fizykom nowe wskazówki na temat procesów rządzących wewnętrznym “zegarem” Słońca - jedenastoletnim cyklem jego zmiennej w czasie aktywności.

Nie wiemy dokładnie, co powoduje taki a nie inny czas cyklu aktywności Słońca i dlaczego niektóre cykle są bardziej aktywne i zmienne niż inne. Celem naukowców z Colorado jest między innymi przeniesienie tego, co widzimy w teoretycznym modelu dla wnętrza Słońca, na jego obserwowaną powierzchnię - tak, by zachowanie się naszej gwiazdy w kolejnych cyklach jej aktywności dało się łatwiej przewidywać.

Badania polegały na szczegółowym monitorowaniu zjawiska, które naukowcy nazywają dynamem słonecznym. Dynamo powstaje w wyniku wirowania i skręcania się gorących mas gazu w Słońcu. Może mieć duży wpływ na całą fizykę Słońca - w szczególności bardzo aktywne dynamo może generować dużą liczbę plam słonecznych i rozbłysków, a także wyrzuty materii ze Słońca.

Ale dynamo słoneczne nie jest łatwe do badania. Powstaje i ewoluuje przede wszystkim właśnie wewnątrz Słońca, daleko poza zasięgiem naszych instrumentów naukowych. Nie możemy więc po prostu zanurzyć się w tym wnętrzu, co sprawia, że wewnętrzny magnetyzm Słońca jest jeszcze słabo zrozumiany.

Aby jakoś obejść to ograniczenie, fizycy używają ogromnych superkomputerów i symulacji komputerowych w celu odtworzenia tego, co dzieje się wewnątrz Słońca. Symulacja Matilsky'ego i Toomre'a bada aktywność w dosyć zewnętrznej części tego wnętrza, którą Matilsky porównuje do kulistego garnka z wrzącą wodą.

Model daje bardzo interesujące rezultaty. W symulacji dynamo słoneczne utworzyło się na północ i na południe od równika Słońca. Po regularnym cyklu jedenastoletnim dynamo z obu półkul ruszyło znów w kierunku równika i zatrzymało się tam, a następnie przestawiło się - co jest w ścisłej zgodzie z rzeczywistymi obserwacjami Słońca.

Co jednak ciekawsze, to przewidywalne zachowanie się gwiazdy nie stanowi jeszcze pełnego obrazu sytuacji. W symulacji mniej więcej dwa razy na każde 100 lat Słońce zrobiło coś innego: dynamo słoneczne nie podążało za tym samym znanym cyklem, lecz skupiało się na jednej półkuli. Pozostawało tam na kilka kolejnych cykli, po czym przechodziło na drugą półkulę, ostatecznie wracając do pierwotnegom "normalnego" stanu.

Matilsky sądzi, że ten wzorzec w zachowaniu się dynamo może być pewną anomalią działania zastosowanego modelu, ale może również wskazywać na rzeczywiste i wcześniej nieznane procesy związane z dynamem słonecznym. Dodał, że astronomowie (w rzadkich przypadkach, ale jednak!) widywali już plamy gromadzące się głównie na jednej półkuli Słońca, co jest zgodne z wynikiem symulacji i ustaleniami zespołu.

Grupa badawcza będzie więc musiała dalej rozwijać swój model i sprawdzić, co w nim faktycznie zachodzi. Jest jednak szansa, że wyniki zespołu mogą pewnego dnia pomóc nam wyjaśnić przyczynę różnego typu maksimów i minimów aktywności Słońca - wzorców, które mają ogromne znaczenie także dla klimatu na Ziemi.

Czytaj więcej

 

Źródło: Loren Matilsky/ University of Colorado

Na zdjęciu: Plamy słoneczne. Źródło: NASA/SDO