Razriješena solarna zagonetka
Sunce je bilo prisutno u vijestima posljednjih dana jer je počelo odašiljati više solarnih oluja i baklji. Njegove nedavne oluje su posebno vrijedne pažnje jer je Sunce bilo prilično smireno neobično dugo vremena. Astronomi su imali problema s objašnjavanjem produženog solarnog minimuma. Nove kompjuterske simulacije upućuju na to da je Sunčevo dugo mirovanje rezultat mijenjanja unutarnjih tokova užarene plazme.
"Sunce sadrži ogromne rijeke plazme slične Zemljinim oceanskim strujama." rekao je Andres Munoz-Jaramillo, gostujući znanstveni novak na Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA). "Te rijeke plazme utječu na solarnu aktivnost na načine koje tek počinjemo razumijevati." Sunce se sastoji od četiri stanja tvari – plazme, u kojoj negativni elektroni i pozitivni ioni teku slobodno. Tekuća plazma stvara magnetska polja koja su uzrok solarnih aktivnosti poput baklji, erupcija i sunčevih pjega.
Astronomi su desetljećima znali da Sunčeva aktivnost raste i opada u ciklusima koje prosječno traju 11 godina. Razdoblje kada je Sunce najaktivnije zove se solarni maksimum, tamne Sunčeve pjege postaju vidljive na njegovoj površini i česte erupcije šalju milijarde tona vruće plazme u Svemir. Ako plazma dođe do Zemlje, može omesti komunikacije i električne mreže te napraviti kratke spojeve na satelitima.
Tijekom solarnog minimuma, Sunce se smiruje te su Sunčeve pjege i erupcije rijetka pojava. Utjecaj na Zemlju, iako je manje dramatičan, još uvijek je značajan. Na primjer, Zemljina se vanjska atmosfera skuplja bliže površini, što znači da je manji utjecaj gravitacije na svemirsko smeće u orbiti. Također, solarni vjetar koji puše kroz solarni sustav (i koji je povezan s magnetskim poljem) slabi, što stvara put većoj količini kozmičkih zraka iz interstelarnog prostora da prodru do Zemlje.
Zadnji solarni minimum je imao neobično velik broj dana bez Sunčevih pjega: 780 dana tijekom razdoblja od 2008. do 2010. godine. Za vrijeme tipičnog solarnog minimuma Sunce je bez Sunčevih pjega otprilike 300 dana, što znači da je zadnji minimum bio najduži od 1913. godine.
"Zadnji solarni minimum je imao dvije ključne karakteristike: dug period bez Sunčevih pjega i slabo polarno magnetsko polje." objašnjava Munoz-Jaramillo. (Polarno magnetsko polje je magnetsko polje na Sunčevom sjevernom i južnom polu.) "Moramo objasniti oba faktora ako želimo razumjeti do kraja solarni minimum."
Za proučavanje problema Munoz-Jaramillo je koristio kompjuterske simulacije na modelu Sunčevog ponašanja tijekom 210 ciklusa aktivnosti koji se protežu kroz nekih 2000 godina. Posebice je proučavao ulogu rijeka plazme koje teku od Sunčevog ekvatora do viših širina. Te struje teku slično Zemljinim oceanskim strujama: kreću od ekvatora, teku prema polovima te natrag prema ekvatoru. S prosječnom brzinom od 65 kilometara na sat, treba im 11 godina kako bi napravile krug.
Munoz-Jaramillo i njegovi kolege otkrili su da Sunčeve rijeke plazme ubrzavaju i usporavaju poput neispravne pokretne trake. Otkrili su da je tok brži tijekom prve polovice solarnog ciklusa, nakon čega slijedi sporiji tok u drugom dijelu ciklusa, što može dovesti do produženog solarnog minimuma. Uzrok ubrzavanja i usporavanja vjerojatno uključuje komplicirani odnos između toka plazme i solarnih magnetskih polja.
"To je poput tvorničke proizvodne linije – usporavanje stvara razmak između kraja zadnjeg solarnog ciklusa i početka novog." tvrdi Munoz-Jaramillo. Krajnji cilj ovog istraživanja je predviđanje nadolazećih solarnih minimuma i maksimuma – i njihove snage i trajanja. Tim se usredotočio na simuliranje solarnih minimuma i smatra da trenutno ne može prognozirati sljedeći solarni minimum (kojeg očekuju da će započeti 2019. godine).
"Ne možemo predvidjeti kako će se mijenjati tokovi rijeka plazme." objašnjava glavni autor (Indian Institute of Science Education and Research, Kolkata). "Umjesto toga, kada vidimo kako se tokovi mijenjaju, možemo predvidjeti posljedice."