Obserwacyjne potwierdzenie modelu rozbłysków słonecznych

Rozbłysk słoneczny i rozmiary Ziemi - skala rzeczywista. Źródło: John P. Cummings

Naukowcy po raz pierwszy zaobserwowali dokładnie mechanizmy stojące za tworzeniem się tzw. rozbłysków (flar słonecznych). Tym samym ostateczne potwierdzenie zyskał pewien teoretyczny model pogody kosmicznej.

Dlaczego warto monitorować aktywność i procesy zachodzące na Słońcu? Po pierwsze właśnie teraz, od niedawna, mamy taką możliwość – pozwala nam na to technologia. Z drugiej jednak strony te badania to coś więcej niż tylko czyste zaspokajanie naukowej ciekawości, tak jak to bywa w przypadku odległych galaktyk i gwiazd. Koronalne wyrzuty materii, które są blisko związane z rozbłyskami i protuberancjami, silnie zakłócają ziemskie pole magnetyczne – mogą więc nie tylko uszkodzić nasze satelity, ale i mieć poważny wpływ na komunikację lotniczą, telekomunikację, czy korzystanie z nawigacji satelitarnej.

W roku 2012, a zatem całkiem niedawno, dwa rozbłyski połączyły się w jedną potężną burzę słoneczną. Gdyby powstała ona nieco wcześniej i była wówczas dokładnie „wycelowana” w Ziemię, z pewnością miałaby fatalny wpływ na nasze urządzenia elektroniczne. Dlatego warto mieć pewne i sprawdzające się modele kosmicznej pogody – podobne zjawiska można bowiem wówczas skutecznie prognozować i lepiej się do nich przygotować.

Tak naprawdę modeli teoretycznych opisujących zjawiska związane ze wzmożoną aktywnością Słońca jest wiele. Problem w tym, że nigdy dotąd nie zostały one bezpośrednio i jednoznacznie potwierdzone obserwacjami. Aż do teraz. Międzynarodowy zespół naukowców zebrał materiał filmowy ukazujący proces, w którym liczne, splątane linie sił pola magnetycznego zapętlone nad powierzchnią Słońca prześlizgują się ciągle wokół siebie, co w efekcie prowadzi do uwolnienia się silnie wybuchowej energii magnetycznej w przestrzeń kosmiczną. Ma wówczas miejsce erupcja, która jest około 35 razy większa od Ziemi. Zgodnie ze standardowym trójwymiarowym modelem rozbłysków słonecznych zachodzi to wszędzie tam, gdzie pole magnetyczne Słońca jest mocno zniekształcone – wówczas linie sił pola podlegają rekoneksji magnetycznej, czyli nachodzą na siebie i obracają się wokół siebie, tworząc ostatecznie całkiem nowe struktury magnetyczne.

Na długo przed pojedynczym rozbłyskiem, gdy poziom zgromadzonej energii magnetycznej jest względnie niski, nie splątane jeszcze linie sił pola pojawiają się w postaci gładkiego łuku łączącego dwa punkty na widocznej powierzchni Słońca. Splątanie zachodzi wówczas, gdy przemieszczają się one wokół siebie, stłaczane od dołu przez prądy wzbudzane pod powierzchnią Słońca. Wraz z postępem tego procesu te coraz bardziej ze sobą splątane linie sił pola magnetycznego powodują narastanie zakumulowanej energii pola magnetycznego. Można sobie na przykład wyobrazić skręcanie wiązki prostych przewodów. Będą one zyskiwać pewną energię potencjalną – tak długo, aż ich dalsze utrzymanie w ręki stanie się zbyt trudne, i w tym momencie będzie mieć miejsce ich uwolnienie i powrót do podstawowego stanu energetycznego układu. Bardzo podobnie jest z liniami sił pól magnetycznych. Naprężenia narastają powoli, aż do punktu, w którym już dłużej nie mogą być przez nic równoważone. Wówczas linie te mówią, że mają już dość, i gwałtownie powracają do stanu dużo bardziej prostego - obserwujemy wówczas rozbłysk i koronalny wyrzut materii.

Teoria ta była jednak do niedawna niepotwierdzona. Było to możliwe dopiero teraz, dzięki danym zebranym przez sondę NASA Solar Dynamics Observatory (SDO), która obserwuje Słońce w ultrafiolecie, wykonując jego obrazy w wysokiej rozdzielczości co 12 sekund. Analizujący je naukowcy zauważyli, że na Słońcu istotnie ma miejsce prawdziwy taniec w ultrafiolecie – ciągły ruch prześlizgujących się wokół siebie linii sił pola. A podczas rozbłysków wysoko uporządkowane, pojedyncze linie poruszają się znacznie szybciej niż w przypadku wcześniejszych, chaotycznych zmian pola magnetycznego.

Wyniki opisanych tu badań zostały opublikowane w marcowym wydaniu Astrophysical Journal.


Źródło: Elżbieta Kuligowska | Źródło: iflscience.com

Liczba odsłon: 1920


Mechanizm powstawania rozbłysków słonecznych. Źródło: NASA/SDO & AIA




Mechanizm powstawania rozbłysków słonecznych - schematycznie.
Źródło: John P. Cummings