Magnetické pole Slunce vzniká překvapivě blízko povrchu, naznačuje nově zveřejněná studie

Možná jsme právě udělali velký krok k vyřešení záhady, která vědce trápí už více než sto let. Od roku 1908, kdy bylo poprvé objeveno sluneční magnetické pole, se snažíme pochopit, kde na Slunci vzniká. Nyní víme, že vzniká v oblasti známé jako dynamo.

Nový výzkum pod vedením matematika Geoffreyho Vasila z Edinburské univerzity nyní zjistil, že sluneční dynamo nesídlí hluboko ve Slunci, jak se dosud předpokládalo, ale poměrně blízko jeho povrchu, v hloubce pouhých 32 000 kilometrů.

Proč je to důležité? Protože špatně pochopené cykly aktivity Slunce nějak souvisejí s jeho magnetickým polem a znalost toho, kde se dynamo nachází, je klíčem k tomu, abychom zjistili, co pohání sluneční cykly. „Pochopení původu magnetického pole Slunce je otevřenou otázkou již od dob Galilea a je důležité pro předpovídání budoucí sluneční aktivity, například erupcí, které by mohly zasáhnout Zemi,“ říká aplikovaný matematik Daniel Lecoanet z Northwestern University v Illinois.

„Tato práce navrhuje novou hypotézu o tom, jak se vytváří magnetické pole Slunce, která lépe odpovídá pozorováním Slunce a, jak doufáme, by mohla být použita k lepším předpovědím sluneční aktivity.“ Sluneční magnetické pole je nesmírně chaotické a dynamické a vědci se již dlouho snaží podrobně pochopit, co ho vytváří.

Víme, že magnetické pole Země je generováno dynamem v jejím vnějším jádru: konvektivní, rotující, elektricky vodivou tekutinou, která přeměňuje kinetickou energii na elektrické a magnetické pole sahající daleko do vesmíru. Vnitřní fungování Slunce je mnohem složitější a obtížněji pozorovatelné než fungování planety, na které žijeme, ale má velký vliv.

Magnetická aktivita Slunce souvisí s aktivitou slunečních skvrn, erupcí a výronů koronální hmoty. Ta pohání vesmírné počasí, které může mít na Zemi znatelný a potenciálně nebezpečný dopad. Tato aktivita se střídá v cyklech trvajících zhruba 11 let. V době slunečního maxima, kdy je Slunce nejaktivnější, kdy se na něm objevují skvrny a erupce, se polarita jeho magnetických pólů obrací. Chování Slunce se mění i jinými způsoby.

Jedním z nich jsou torzní oscilace. Protože Slunce není pevné těleso, ale tekutina, neotáčí se globálně stejnou rychlostí. Torzní oscilace jsou podpovrchové změny rotace Slunce v určitých zeměpisných šířkách a úzce souvisejí s cyklem slunečních skvrn.

„Protože vlnění má stejnou periodu jako magnetický cyklus, předpokládalo se, že tyto jevy spolu souvisejí,“ vysvětluje Lecoanet. „Tradiční ‚hluboká teorie‘ slunečního magnetického pole však nevysvětluje, odkud se tyto torzní oscilace berou. Zajímavým vodítkem je, že torzní oscilace se vyskytují pouze v blízkosti povrchu Slunce.

„Naše hypotéza,“ pokračuje Lecoanet, „je, že magnetický cyklus a torzní oscilace jsou různými projevy téhož fyzikálního procesu.“ Hluboké dynamo by se podle teorie mělo nacházet v hloubce více než 200 000 kilometrů pod slunečním povrchem, na dně konvekční zóny. Tento model však také vytváří vlastnosti, které jsme na Slunci nepozorovali, jako jsou silná magnetická pole ve vysokých zeměpisných šířkách, a nedokáže vysvětlit jiné, jako je způsob, jakým sluneční skvrny sledují magnetickou aktivitu Slunce.

Vasil a jeho kolegové provedli nejmodernější numerické simulace založené na skutečných datech povrchových projevů akustických vln uvnitř Slunce a zjistili, že skutečné chování Slunce nejvíce odpovídá dynamu, které se rozbíhá nedaleko slunečního povrchu, v tzv. přípovrchové smykové vrstvě.

Toto mělké dynamo nejenže vytvořilo Slunce, které se chová stejně jako to naše, ale úzce souvisí také s torzními oscilacemi a aktivitou slunečních skvrn. Je to odklon od konvenčního myšlení, ale další nedávné studie naznačují, že je třeba začít hledat nová řešení slunečních záhad, protože konvence selhávají.

„Myslím, že tento výsledek může být kontroverzní,“ říká matematik Keaton Burns z Massachusettského technologického institutu (MIT), který je spoluautorem studie. „Většina komunity se soustředila na hledání dynama hluboko ve Slunci. Nyní ukazujeme, že existuje jiný mechanismus, který se zdá být lépe odpovídající pozorování.“

Autor: Lukáš Drahozal

Zdroj: eurekalert.org, nature.com