Fizycy zajmujący się Słońcem w instytucjach w Stanach Zjednoczonych, Norwegii i Szwecji przeanalizowali zdjęcia o wysokiej rozdzielczości przedstawiające krawędź tarczy słonecznej i odkryli zaskakującą mnogość struktur. Ich wyniki będą mieć wpływ na teorię zmian blasku słonecznego w czasie zmian jego cyklu magnetycznego. Takie zmiany mogą mieć wpływ na długofalowe oddziaływanie Słońca na ziemski klimat.

Aż do niedawna myśleliśmy o słonecznej fotosferze jak o stosunkowo płaskiej, nie zawierające szczegółów ‘powierzchni’, gdzieniegdzie tylko zaburzanej plamami słonecznymi” – powiedział dr Tom Berger, fizyk z Lockheed Martin Solar and Astrophysics Lab (LMSAL). “Korzystając z nowo ufundowanego szwedzkiego 1-metrowego Teleskopu Słonecznego (SST) zbudowanego na hiszpańskiej wyspie La Palma, po raz pierwszy uzyskaliśmy trójwymiarowe obrazu ‘granuli’ pokrywających fotosferę“.

Powierzchnia Słońca składa się głównie z nieregularnych komórek tworzonych przez różnice temperatur. Komórki te, zwane granulami, są dowodem istnienia zjawiska konwekcji. Dzięki niemu następuje transport ciepła ku górze, w kierunku powierzchni Słońca, w sposób podobny jak w garnku z gotującą się wodą lub ponad plażą w upalny dzień. Każda komórka ma rozmiary europejskiego państwa. Zdolność rozdzielcza SST to około 75 kilometrów. Na uzyskanych z tego instrumentu zdjęciach plamy słoneczne i mniejsze ciemne “dziurki” są zagłębieniami pomiędzy znajdującymi się dookoła granulami. Po raz pierwszy uzyskano ich tak dokładny obraz.

Najważniejsze z punktu widzenia ziemskiego klimatu jest możliwość stwierdzenia, że granule w rejonach słabszego pola magnetycznego poza plamami słonecznymi znajdują się wyżej i mają jaśniejsze ściany niż granule w obszarach pozbawionych pola. Jasne struktury w pobliżu krawędzi tarczy słonecznej były obserwowane od stuleci i nazywane pochodniami. Pochodnie są istotne dla nauki, gdyż sądzi się że odpowiadają za wzrost mocy promieniowania Słońca w czasie maksimum jego aktywności (ten wzrost waha się od 0,1 do 0,15 procenta).

W czasie maksimum trwającego 11 lat cyklu Słońce pokryte jest mnóstwem ciemnych plam. Można by się więc spodziewać, że ilość promieniowania docierającego do Ziemi zmniejsza się. Prowadzone od lat osiemdziesiątych badania satelitarne pokazują jednak, że podczas gdy plamy słoneczne powodują spadek mocy w skalach czasowych rzędu dni czy tygodni, moc średnia mierzona w długich odstępach czasu wzrasta wraz ze wzrostem ilości plam.

Źródła dodatkowej energii dopatrzono się w pochodniach widocznych przy skraju tarczy. Opierając się na wcześniejszych zdjęciach pochodni (o mniejszej rozdzielczości) uczeni stworzyli modele przypisujące większość jasności pochodni niewielkim “porom” lub “ujściom strumienia energii”. Modele te sugerują, że mikropory działają jak niewielkie dziurki w fotosferze. Patrząc na środek tarczy słonecznej widzimy tyko stosunkowo chłodne “podłogi” tych porów. Kiedy znajda się one na krawędzi tarczy, dostrzegamy ich gorące “ściany”.

Obrazy z SST mogą pomóc rozwiązać problem niezgodności pomiędzy modelami “gorących ścian” i obserwacjami jasności pochodni znajdujących się przy skraju tarczy. Większość jasnych struktur ma wysokość od 150 do 400 kilometrów. Są one wydłużone w kierunku krawędzi tarczy. Jednoczesne pomiary pola magnetycznego pozwoliły ustalić, że pochodnie rozciągają się wzdłuż linii tego pola. Jednak widoczne na zdjęciach pochodnie wyglądają bardziej jak jasne ściany granulacji w jakiś sposób nagromadzone przez obecność pola magnetycznego, niż jak mikropory widoczne pod pewnym kątem.

Teoretyczne modele konwekcji słonecznej stworzone przez dr Neala Hurlburta z LMSAL potwierdzają obraz zawierający ściany. “Użyliśmy tego modelu do wyjaśnienia jasności pochodni, zakładając że reszta słonecznej fotosfery zachowuje się w spokojny sposób. Wiadomo jednak, że pola magnetyczne są zmiatane przez gorący gaz unoszący się z powierzchni Słońca i ponownie na nią opadający. Wiele grup modelowało dynamikę tej magnetokonwekcji ale nigdy nie udało się uzyskać obrazka który można by porównać ze źródłami zwiększonej jasności słonecznej. W naszych modelach często stwierdzamy, że gaz jest gorętszy i bardziej gęsty na krawędziach obszarów objętych polem magnetycznym. Może to dawać pojaśnienia zgadzające się z tym, co w rzeczywistości obserwujemy“.

Zrozumienie Słońca, naszego ziemskiego podstawowego źródła energii, jest podstawową sprawą dla badania zmian naszego klimatu.

Omawiane fotografie znaleźć można na stronie ich twórców.

Autor

Michał Matraszek