Nové poznatky o slunečních skvrnách

Aktivní oblast je označení oblasti na Slunci, v níž se vlivem silných lokálních magnetických polí projevuje výrazná sluneční činnost. Zpočátku zde vznikají flokulová pole, ve kterých se později objevují sluneční skvrny, krátce trvající protuberance, sluneční erupce, eruptivní protuberance, koronální kondenzace a další projevy sluneční činnosti.

Aktivní oblasti na Slunci se skládají ze slunečních skvrn, kolem těchto skvrn se pak nachází přilehlé oblasti s nižší intenzitou magnetického pole.

Tyto regiony jsou zdrojem sluneční aktivity, která ovládá kosmické počasí a způsobuje krásné jevy, mezi které patří například polární záře. V některých případech ale mohou poškodit satelity či energetické sítě. Aktivní oblasti na Slunci jsou výsledkem vysoké hustoty magnetického toku (svazku magnetických siločar) stoupajících z hlubin Slunce a pronikajících na povrch.

Tým složený z vědců z institutu Maxe Plancka pro sluneční výzkum (MPS), Univerzity Göttingen,NorthWest Research Associates a High Altitude Observatory of the National Center for Atmospheric Research (NCAR) ve státě Colorado nyní ukázal, že tato koncentrace magnetického toku se pohybuje vzhůru nitrem Slunce rychlostí menší než 150 m/s. To je mnohem pomaleji než se dosud předpokládalo podle současného platného modelu. Pro svou studii, která byla publikována v časopise Science Advances, porovnali vědci satelitní pozorování s počítačovou simulací.

Jasnou známkou koncentrace magnetického toku pronikajícího na povrch Slunce jsou oblasti s magnetickým polem opačné polarity, které jsou jasně viditelné na magnetických mapách poskytnutých HMI – Helioseismic and Magnetic Imager, tedy přístrojem umístěným na SDO – Solar Dynamics Observatory. Vědci použili tyto obrazy k identifikaci aktivních oblastí a určení okamžiku jejich vzniku.

Od vypuštění v roce 2010 poskytla sonda SDO téměř nepřetržitý proud dat. „Pro náš výzkum jsme potřebovali statisticky významný počet pozorování,“ vysvětluje hlavní autor studie Aaron Birch z MPS. „HMI je ideální pro náš účel, protože poskytuje obraz celého slunečního disku s vysokým rozlišením a to v podstatě nepřetržitě,“ dodává. Vzhledem k tomu, že v roce 2010 bylo tzv. sluneční minimum, během kterého se aktivní oblasti vyskytují méně častěji než je obvyklé, musel tým sbírat pozorování několik let.

Ale HMI neposkytuje pouze mapy magnetických polí, ale také obrázky slunečního povrchu ve viditelné části spektra. Tyto údaje jsou nezbytné pro měření horizontálního proudu kolem identifikovaných aktivních oblastí.

MOHLO BY VÁS ZAJÍMAT:   Astronomové objevili dvojici potulných planet

Tým měřil proudy plazmatu spojené se vznikajícími aktivními oblastmi pomocí dvou metod: sledovali změnu vzorů v malém rozsahu jasností a měřili šíření tlakových vln.

Aktivní oblast je označení oblasti na Slunci, v níž se vlivem silných lokálních magnetických polí projevuje výrazná sluneční činnost. Zpočátku zde vznikají flokulová pole, ve kterých se později objevují sluneční skvrny, krátce trvající protuberance, sluneční erupce, eruptivní protuberance, koronální kondenzace a další projevy sluneční činnosti.   Aktivní oblasti na Slunci se skládají ze slunečních skvrn, kolem těchto skvrn se pak nachází přilehlé oblasti s nižší intenzitou magnetického pole.  Tyto regiony jsou zdrojem sluneční aktivity, která ovládá kosmické počasí a způsobuje krásné jevy, mezi které patří například polární záře. V některých případech ale mohou poškodit satelity či energetické sítě. Aktivní oblasti na Slunci jsou výsledkem vysoké hustoty magnetického toku (svazku magnetických siločar) stoupajících z hlubin Slunce a pronikajících na povrch.  Tým složený z vědců z institutu Maxe Plancka pro sluneční výzkum (MPS), Univerzity Göttingen, NorthWest Research Associates a High Altitude Observatory of the National Center for Atmospheric Research (NCAR) ve státě Colorado nyní ukázal, že tato koncentrace magnetického toku se pohybuje vzhůru nitrem Slunce rychlostí menší než 150 m/s. To je mnohem pomaleji než se dosud předpokládalo podle současného platného modelu. Pro svou studii, která byla publikována v časopise Science Advances, porovnali vědci satelitní pozorování s počítačovou simulací.  Jasnou známkou koncentrace magnetického toku pronikajícího na povrch Slunce jsou oblasti s magnetickým polem opačné polarity, které jsou jasně viditelné na magnetických mapách poskytnutých HMI – Helioseismic and Magnetic Imager, tedy přístrojem umístěným na SDO – Solar Dynamics Observatory. Vědci použili tyto obrazy k identifikaci aktivních oblastí a určení okamžiku jejich vzniku.  Od vypuštění v roce 2010 poskytla sonda SDO téměř nepřetržitý proud dat. „Pro náš výzkum jsme potřebovali statisticky významný počet pozorování,“ vysvětluje hlavní autor studie Aaron Birch z MPS. „HMI je ideální pro náš účel, protože poskytuje obraz celého slunečního disku s vysokým rozlišením a to v podstatě nepřetržitě,“ dodává. Vzhledem k tomu, že v roce 2010 bylo tzv. sluneční minimum, během kterého se aktivní oblasti vyskytují méně častěji než je obvyklé, musel tým sbírat pozorování několik let.  Ale HMI neposkytuje pouze mapy magnetických polí, ale také obrázky slunečního povrchu ve viditelné části spektra. Tyto údaje jsou nezbytné pro měření horizontálního proudu kolem identifikovaných aktivních oblastí.  Tým měřil proudy plazmatu spojené se vznikajícími aktivními oblastmi pomocí dvou metod: sledovali změnu vzorů v malém rozsahu jasností a měřili šíření tlakových vln.

Ve stejnou dobu prováděl spoluautor Matthias Rempel z observatoře High Altitude Observatory v Boulderu počítačové simulace na superpočítači NASA, které měly za cíl modelování zvýšené koncentrace magnetického toku stoupajícího nitrem Slunce a jeho interakci s magnetickým prouděním (konvekcí), což jsou turbulentní pohyby plazmatu pod povrchem Slunce. Tento typ simulace je výpočetně náročný a teprve nedávno se stal proveditelným díky vývoji výpočetní techniky.

Simulace ukázaly, že síla toku se zvyšuje s rychlostí koncentrace magnetického toku: materiál je tlačen do stran soustředěním magnetického toku pohybujícího se vzhůru.

Porovnáním počítačových simulací s pozorováním tým dokázal, že magnetický tok nemůže být rychlejší než lokální podpovrchová rychlost, což je asi 150 m/s v hloubce 20 000 km pod povrchem Slunce.

To je v protikladu k současnému nejlepšímu modelu vysvětlujícímu vznik aktivních oblastí, kde je předpovězena rychlost asi 500 m/s ve stejné hloubce. „Tento výsledek ukazuje, že převládající teoretické představy musí být upraveny tak, aby zahrnovaly vliv proudění (konvekce) ve slunečním nitru,“ uzavírá Birch.


Zdroj: Hvězdárna Valašské Meziříčí, (Phys.org), autorka: Sylvie Gorková, foto: MPS. The HMI data were used courtesy of NASA/SDO and the HMI science team and processed at the German Data Center for SDO (GDC-SDO), funded by the German Aerospace Center (DLR), Matthias Rempel @ High Altitude Observatory of the National Center for Atmospheric Research. The National Center for Atmospheric Research is sponsored by the National Science Foundation. Computing time was provided by the NASA High-End Computing (HEC) Program through the NASA Advanced Supercomputing (NAS) Division at Ames Research Center under projects s1325 and s1326