Astronomowie z Astrofizycznego Centrum Harvard-Smithsonian (CfA) mają dla Ziemi dobrą wiadomość: nadchodzi okres spokojniejszej pogody kosmicznej.

Kiedy Słońce jest bardziej aktywne, pogoda kosmiczna staje się “burzowa”. Ma to negatywny wpływ na naszą planetę. Energia wyemitowana przez rozbłyski słoneczne powoduje zmiany orbit satelitów (zbliżają się one po spirali do powierzchni Ziemi). Naładowane cząstki lecące od Słońca mogą tez powodować bezpośrednie uszkodzenie elektroniki satelitów i zwiększać dawkę promieniowania otrzymywaną przez astronautów. Wybuchy na Słońcu zakłócają pole magnetyczne naszej planety utrudniając między innymi rozmowy przez telefony komórkowe. Mogą również powodować uszkodzenia linii energetycznych na dużych obszarach.

Pozytywna prognoza na najbliższy czas jest wynikiem analizy obserwacji wykonanych przez instrumenty znajdujące się na satelicie SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) obserwującym Słońce z punktu położonego na linii prostej łączącej Ziemię i Słońce i okrążającym gwiazdę z okresem jednego roku. Na podstawie tych danych sporządzono najlepszy jak dotąd model działania Słońca obejmujący obszar od jego jądra aż do powierzchni. Model pozwala dokładniej przewidywać zmiany aktywności słonecznej i emisję cząstek przez gwiazdę.

Aktywność słoneczna zmienia się z okresem około 11 lat. Jednym z objawów wzrastającej aktywności jest pojawianie się na Słońcu większej liczby plam – obszarów o temperaturze niższej niż otoczenie. Obszary aktywne, w których znajdują się plamy, stają się źródłami rozbłysków i wyrzutów materii. W okresie minimum aktywności, na powierzchni gwiazdy znajduje się zaledwie kilka plam. W okresie maksimum może ich nawet 20 razy więcej.

Na pogodę kosmiczną wpływ ma nie tylko istnienie regionów aktywnych, ale również dziur koronalnych (obszarów otwartych linii pola magnetycznego). Ich rozmiar i struktura znacznie zmieniają się od minimum do maksimum. W okresie minimum dziury znajdują się jedynie w okolicach obu biegunów Słońca. W okresie maksimum zmniejszają się one. Zamiast nich pojawiają się nowe, położone bliżej słonecznego równika.

Aktywność Słońca wywoływana jest działaniem “dynama” pracującego w jego wnętrzu i generującego pole magnetyczne. Ruchy gorącego gazu i plazmy w środku gwiazdy powodują powstanie prądów elektrycznych, a te z kolei, w połączeniu z obrotem Słońca, są źródłem magnetyzmu.

Główną siłą napędzającą dynamo jest obrót Słońca. Nie obraca się ono jak ciało sztywne (jak Ziemia). Okres obrotu obszarów równikowych jest nieco krótszy niż obszarów około biegunowych. Powoduje to, że każda linia pola magnetycznego skierowana północ-południe zostanie rozciągnięta w kierunku wschód-zachód. To rozciąganie przyczynia się do powstawania nowych regionów aktywności słonecznej i ostatecznie prowadzi do tego, że pole magnetyczne Słońca zmienia orientację w czasie każdego maksimum aktywności (po 22 latach powraca więc do tej samej orientacji).

Instrument UVCS (Ultraviolet Coronagraph Spectrometer) zainstalowany na SOHO mierzy prędkość cząstek oraz temperaturę tych obszarów korony słonecznej (najbardziej zewnętrznej części atmosfery słonecznej), w której zachodzi rozpędzanie cząstek tworzących później wiatr słoneczny.

Inny przyrząd, nazywany LASCO, wyznacza gęstości cząstek w koronie. Połączenie danych z obu instrumentów pozwoliło po raz pierwszy zobaczyć jak gęstości i prędkości cząstek oraz temperatura w koronie słonecznej zmienia się w trakcie zmian aktywności Słońca. W latach 1996-1997, w okresie minimum aktywności, UVCS obserwował prostą strukturę wiatru słonecznego wydostającego się z dziur koronalnych ponad biegunami słonecznymi. W okresie maksimum aktywności UVCS obserwował dziury koronalne w mniejszych szerokościach heliograficznych, również w okolicach równika. Porównując obrazki z minimum i maksimum aktywności uczeni dostrzegli intrygujące różnice. Wiatr słoneczny w okresie minimum rozpędzany jest szybciej w dziurach koronalnych, które są cieplejsze i mniej gęste niż w czasie maksimum aktywności.

Znajomość zmian w koronie i wietrze naszej gwiazdy dziennej jest ważna dla zrozumienia wpływu jaki wywiera ona na nasze codzienne życie. Za pięć lat znajdziemy się w minimum aktywności. Na powierzchni Słońca zdarzać się będzie mniej rozbłysków i mniej wyrzutów materii. Jednak wiatr słoneczny wiejący z okolic biegunowych dziur koronalnych docierać będzie do naszej planety. Nawet w tym stosunkowo spokojnych okresie poddawani będziemy wpływowi naładowanych cząstek lecących od Słońca.

Autor

Michał Matraszek