Изкривена приказка за слънчеви петна

Един от най-големите въпроси в слънчевата астрономия може да има отговор след повече от 400 години, благодарение на любознателен екип от немски изследователи. На всеки единадесет години популацията на слънчеви петна, наблюдавани на повърхността на нашата местна звезда, достига максимум, преди да изчезне. След това започват да се появяват друга популация от слънчеви петна (този път с полюсите им, обърнати от предишния цикъл), преди те също да достигнат връх и да избледнеят. Този процес може би е добре известен, но причината за тези 11-годишни върхове остава загадка, досега.

Магнитното поле на Слънцето може да бъде повлияно от гравитационните сили на Венера, Земя и Юпитер, което води до цикличния цикъл на слънчевите петна, предполага ново проучване. Изследователите сравняват слънчевите цикли с позициите на планетите, като намират гравитационните сили на тези три свята действа като космически часовник, регулиращ слънчевия цикъл.

„Има изумително високо ниво на съгласуваност: това, което виждаме, е пълен паралелизъм с планетите в течение на 90 цикъла. Всичко сочи към часовник процес “, обясни Франк Стефани от германския изследователски институт Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR).

Цикълът на слънчевите петна може лесно да се види в тази графика, произведена от НАСА през 2017 г. В момента сме на ниска точка в цикъла. Кредит за изображение: NASA / ARC / Hathaway

Пропуснахте място точно там

Слънчевите петна за пръв път се виждат ясно между 1610 и 1611 г., в годините след откриването на телескопа. Въпреки че Галилео често се отдава на откритието, няколко пионерски астрономи от епохата съобщават, че са открили отличителните тъмни петна на Луната около едно и също време.

Слънчево петно, наблюдавано от Обсерваторията на слънчевата динамика (SDO), показва, че е мощно магнитно поле. Кредит за изображение: Център за космически полети на Годард на НАСА / SDO

Публикацията на първия документ, признаващ тези характеристики, от холандския астроном Йоханес Фабрициус, шокира зейтгейста от обществото от началото на XVII век, който винаги е вярвал в перфектно, непроменящо се, безхарактерно Слънце.

De Maculis в Sole observatis et Apparente earum cum Sole Conversione Narratio („Разказ за петна, наблюдавани на Слънцето и тяхното видимо въртене със Слънцето“), публикуван през юни 1611 г., е първият научен материал, публикуван, описващ слънчевите петна. Образ в публичен домейн

„По онова време хората вярваха, че слънцето е неприкосновено, непроменящо се съвършено тяло. Това, което хората като Фабрициус и Галилео е, показа, че тези петна обикалят повърхността и че слънцето се върти ”, описва слънчевият физик Кийт Силен от Центъра за космически полети на Годард на НАСА.

Всички се подреждайте!

Най-голямата гравитационна сила на планетите върху Слънцето се появява веднъж на 11.07 години, когато Венера, Земята и Юпитер влизат в съответствие. Гравитационното дърпане от това подреждане води до приливни сили на Слънцето, подобно на начина, по който нашата собствена Луна изтегля океаните нагоре, създавайки приливи и отливи.

Този ефект не е достатъчно силен, за да повлияе на интериора на нашия звезден спътник, така че времето на това привеждане в съответствие преди това беше пренебрегвано в по-ранни проучвания на цикли на слънчеви петна. Въпреки това, физическият ефект, известен като нестабилност на Тейлър, е в състояние да промени поведението на проводими течности или плазма.

Нестабилността на Тейлър променя скоростта на потока на материала (потока) в обект, като Слънцето, и може да повлияе на магнитните полета. Този ефект може да бъде предизвикан от сравнително малки движения в материали като плазмата, открита на повърхността на Слънцето. Поради този ефект, тези сравнително малки приливни сили могат да променят връзката на слънчевите петна към тяхната посока на движение. Това измерване, известно като хеличност на регион на плазма, променя слънчевото динамо (физическият процес, който генерира магнитното поле на нашата родителска звезда).

Слънцето, така седнало, от Механични закони, Земята и всяка далечна планета рисува;
Чрез привличането на всички открити планети, в рамките на неговия обсег, се превръща в етер кръг.
- Ричард Блекмор, в творение: Философска поема в седем книги

„Магнитните полета са малко като гумени ленти. Те се състоят от непрекъснати бримки от силови линии, които имат както напрежение, така и налягане. Подобно на гумените ленти, магнитните полета могат да бъдат засилени, като ги разтегнете, усучете и сгънете обратно върху себе си. Това разтягане, усукване и сгъване се извършва от потоците на течности вътре в Слънцето “, обяснява Центърът за космически полети Маршал.

Стефани се съмняваше дали силите на приливите и отливите от планетите могат да променят събитие, толкова силно, колкото слънчевото динамо. Въпреки това, след като разбра, че нестабилността на Тейлър може да даде спусъка за процеса, Стефани и неговият екип започнаха да разработват компютърна симулация за моделиране на процеса.

„Запитах се: Какво би станало, ако плазмата се повлияе от малко смущение, наподобяващо приливи и отливи? Резултатът беше феноменален. Трептенията бяха наистина възбудени и станаха синхронизирани с времето на външните смущения “, обяснява Стефани.

Слънце, петно, слънце!

Движението на слънцето е сложно, като многобройните ефекти допринасят за неговия сложен танц. Докато Слънцето се върти, екваторът се движи по-бързо от материала в близост до полюсите. В процес, известен като омега ефект, линиите на магнитното поле на слънцето се изтеглят и протягат близо до екватора, създавайки завой в посока на слънчевия екватор.

След това малко разбран алфа ефект се отразява на магнитните линии, като ги тласка към първоначалното им подравняване, което води до усукване на силовите линии.

Магнитни линии могат да се видят над слънчеви петна в това изображение на заредени частици, заснети в екстремна ултравиолетова светлина. Кредит за изображение: НАСА / GSFC / Обсерватория за слънчева динамика

Тези действия създават хладните, тъмни зони, които познаваме като слънчеви петна. Докато по-голямата част от повърхността на Слънцето свети около 5500 градуса по Целзий (9 900 Фаренхайт), слънчевите петна остават на сравнително хладни 3200 Целзий (5800 Фаренгейта). Слънчевите петна са все още доста ярки, изглеждат само тъмни на фона на напечения фон на слънчевата повърхност.

Този нов модел, сгъващ приливни сили в сложните процеси на слънчевото динамо, би могъл да обясни няколко въпроса, които астрономите и физиците имат относно слънчевото динамо и как влияе на родителската ни звезда.

Соларната сонда Паркър в момента е в орбита около Слънцето, в мисия да изучава нашия звезден спътник отблизо. Тази програма би могла да отговори на множество загадки относно Слънцето през следващите няколко години.