Potwierdzono, że potężne dynamo magnetyczne Słońca, które napędza aktywność plam słonecznych i przyczynia się do wyzwalania potężnych rozbłysków słonecznych i koronalnych wyrzutów masy, istnieje na głębokości 124 000 mil (200 000 kilometrów) pod widoczną powierzchnią Słońca, co odpowiada głębokości 16 szerokości Ziemi.
ZiemiaDynamo magnetyczne znajduje się w zewnętrznym jądrze naszej planety, gdzie konwekcja stopionego żelaza generuje prądy elektryczne.
Kontynuacja artykułu poniżej
Niektórzy naukowcy zastanawiali się, czy słoneczne dynamo magnetyczne znajduje się w wąskiej warstwie przypowierzchniowej, czy może rozciąga się na całą warstwę konwekcyjną. Najpopularniejsza hipoteza głosi jednak, że dynamo magnetyczne powstaje na granicy dolnej strefy konwekcyjnej i wewnętrznej strefy radiacyjnej.
Nazywamy tę granicę tachokliną i przez około 30 lat badań oscylacji odbijających się na widzialnej powierzchni Słońca – fotosferze – i jej głębokim wnętrzu Krishnendu Mandal i Alexander Kosovichev z New Jersey Institute of Technology znaleźli bezpośredni dowód na to, że tam generowane jest dynamo.
„Przez lata podejrzewaliśmy, że tachoklina ma znaczenie dla dynama słonecznego, ale teraz mamy jasne dowody obserwacyjne” – stwierdził Mandal w swoim badaniu oświadczenie. “[But] do tej pory po prostu nie słyszeliśmy wystarczająco dużo z wnętrza gwiazdy, aby mieć pewność, gdzie rozmieszczone są intensywne pola magnetyczne Słońca.”
Mandal i Kosovichev wykorzystali dane zebrane przez Michelson Doppler Imager we wspólnym NASA–ESA Obserwatorium Słoneczne i Heliosferyczne (SOHO), który wystrzelono w 1995 r., oraz naziemna grupa sześciu teleskopów Global Oscillation Network należąca do Narodowego Obserwatorium Słonecznego na całym świecie, która została uruchomiona w Internecie w tym samym roku.
Zarówno SOHO, jak i GONG nadal działają i mierzą zmieniający się wzór oscylacji przechodzących przez fotosferę co 45 do 60 sekund.
Na oscylacje ma wpływ struktura wnętrza Słońca, określona przez przepływ plazmy w warstwie konwekcyjnej. Temperatura i ruch tych rotacyjnych przepływów plazmy wpływają zatem na okres i amplitudę oscylacji podczas przechodzenia przez przepływy przed przebiciem fotosfery.
Mandal i Kosovichev odkryli, że te wirujące pasma plazmy wewnątrz Słońca tworzą wzór motyla, który odpowiada położeniu gwiazd plamy słoneczne zmian w 11-letnim cyklu aktywności magnetycznej Słońca. Plamy słoneczne to chłodniejsze plamy na Słońcu, utworzone przez pola magnetyczne rozchodzące się przez fotosferę. Jako takie stanowią odcisk palca pola magnetycznego Słońca.
„Teraz, dysponując danymi dotyczącymi prawie trzech 11-letnich cykli słonecznych, w końcu widzimy, jak nabierają kształtu wyraźne wzorce, które dają nam okno do wnętrza gwiazdy” – powiedział Mandal
Pomiary pokazują, że ten wzór motyla pochodzi z tachokliny, 200 000 kilometrów poniżej plam słonecznych w fotosferze. W tachoklinie rotacja plazmy różni się od rotacji warstwy konwekcyjnej powyżej, z większymi ruchami ścinającymi, które napędzają prąd elektryczny generujący pole magnetyczne.
„Wirujące pasma powstałe w wyniku zmian struktury magnetycznej w pobliżu tachokliny Słońca mogą potrzebować kilku lat, zanim rozprzestrzenią się na powierzchnię” – powiedział Mandal. „Śledzenie tych wewnętrznych zmian daje nam jasny obraz przebiegu cyklu słonecznego”.
Co więcej, lepsze zrozumienie sposobu wytwarzania pola magnetycznego Słońca i jego manifestacji na powierzchni w obszarach aktywnych, które wytwarzają plamy słoneczne, flary i ostatecznie koronalne wyrzuty masymoże pomóc w lepszym przewidywaniu szkodliwości pogoda kosmiczna. Erupcje słoneczne mogą wysyłać w naszą stronę chmury naładowanych cząstek, co może zakłócać działanie satelitów, sieci komunikacyjnych i energetycznych oraz zagrażać astronautom.
„Chociaż nasze odkrycia nie pozwalają jeszcze na dokładne przewidywanie przyszłych cykli słonecznych, podkreślają one znaczenie uwzględnienia tachokliny w modelach przewidywania pogody kosmicznej” – powiedział Mandal. „Wiele obecnych symulacji uwzględnia procesy tylko w warstwach przypowierzchniowych, ale nasze wyniki pokazują, że należy wziąć pod uwagę całą strefę konwekcji, zwłaszcza tachoklinę”.
Odkrycia pomogą nam lepiej zrozumieć aktywność magnetyczną na innych planetach gwiazdy. Ponieważ nasze Słońce jest jedyną gwiazdą, którą możemy obserwować z bliska, często wykorzystuje się je jako punkt odniesienia do zrozumienia innych gwiazd.
Wyniki przedstawiono w artykule opublikowanym 12 stycznia w Raporty naukowe.
