Šta pokreće sunčeve oluje? Kako 11‑godišnji ciklus Sunca utiče na pege, baklje i koronalne izbačaje

Kada na sunčan dan podignete pogled ka nebu, Sunce deluje kao blistava, nepromenljiva tačka. Ipak, naša zvezda je dinamičan sistem pun plazme i magnetnih polja koja se stalno pomeraju i isprepliću. Tokom perioda veće aktivnosti Sunce izbacuje mase plazme i energije koje oblikuju tzv. svemirsko vreme — fenomen koji donosi raskošne polarne svetlosti, ali i može ugroziti satelite i zemaljsku tehnologiju.

Šta je Schwabeov ciklus?

Sunčeva aktivnost raste i opada u približno 11‑godišnjim ciklusima poznatim kao Schwabeov ciklus. U toku jednog takvog ciklusa magnetno polje Sunca menja se od relativno urednog stanja (solarni minimum) do veoma isprepletenog i haotičnog stanja (solarni maksimum). Potpun magnetni ciklus, kada se pola Sunca okrenu i zatim vrate u prvobitni položaj, traje otprilike 22 godine (dva Schwabeova ciklusa).

The Sun’s interior is made up of several layers.Kelvinsong/Wikimedia Commons,CC BY-SA

Unutrašnja građa Sunca i nastanak magnetnih polja

Sunce je sastavljeno od plazme — vrelog, jonizovanog gasa (~70% vodonika i ~28% helijuma po masi). U jezgru se pod visokim pritiskom odvija nuklearna fuzija koja oslobađa energetsku radijaciju. Iznad jezgra se nalazi radijativna zona, a dalje prema spoljnom delu — tahoklina, tanki prelomni sloj koji odvaja mirniju unutrašnjost od turbulentne konvektivne zone.

U konvektivnoj zoni vrela plazma podiže se prema površini, hladi se i tone nazad — proces zvan konvekcija. Zajedno sa rotacijom Sunca, konvekcija pomera električne naelektrisane čestice i stvara Sunčev magnetni dinamo, izvor velikih magnetnih polja.

During the solar minimum, the Sun’s magnetic field is a simple dipole, with a positive pole and a negative pole on either end. Throughout the solar cycle, the magnetic fields go from simple lines to tangled chaos.NSF/AURA/NSO

Diferencijalna rotacija, Omega i Alfa efekat

Sunce se ne rotira kao čvrsto telo: ekvator se okreće brže (oko 25 dana) nego polovi (oko 35 dana). Ta diferencijalna rotacija rasteže vertikalne magnetne linije i uvija ih oko zvezde — to je tzv. Omega efekt. Alfa efekt nastaje zbog kovitlanja konvekcije i rotacije, kada uvijena magnetna polja postaju uzgonska, probijaju površinu i formiraju sunčeve pege.

Sunčeve pege, aktivne regije i erupcije

Sunčeve pege su tamnija područja na fotosferi povezana sa jakim magnetnim poljima. Aktivne regije, vidljive u ultraljubičastom spektru kao svetle strukture, često proizvode solarne baklje (brze izlive elektromagnetne energije) i koronalne masivne izbačaje (CME) — velike oblake magnetizovane plazme koji mogu da putuju kroz Sunčev sistem.

Differential rotation – where the poles of the Sun rotate more slowly than the center – leads the solar magnetic field lines to stretch as they wrap around the Sun.CoronalMassAffection/Wikimedia Commons,CC BY

Porast broja pega i aktivnih regija signalizuje približavanje solarnog maksimuma, kada su i baklje i CME‑ovi najčešći.

Uticaj na Zemlju i druge planete

Svemirsko vreme izazvano solarnom aktivnošću može da izazove prekide u radu satelita, smetnje u radio‑komunikacijama, oštećenja električne mreže i povećane radijacione nivoe za astronaute. Istovremeno, strujanje nabijenih čestica stvara spektakularne polarne svetlosti.

Posmatranje magnetnih ciklusa i erupcija kod drugih zvezda pomaže da razumemo koliko je okolni prostor planeta pogodan za život: intenzivno svemirsko vreme može da polako istroši ili potpuno ukloni atmosferu planete.

Autor: Yeimy J. Rivera, Smithsonian Institution (tekst iz The Conversation)