Uczeni po raz pierwszy otrzymali dokładny obraz tego co znajduje się pod plamą słoneczną – ciemnym obszarem na powierzchni tarczy słonecznej o rozmiarach porównywalnych z rozmiarami naszej planety. Udało się im zajrzeć do wnętrza Słońca i zobaczyć wirowe przepływy naładowanego gazu lub plazmy podtrzymujące istnienie plamy.

Nowe wyniki, otrzymane z jednego z przyrządzów (Michelson Doppler Imager, MDI) znajdujących się na pokładzie obserwatorium słonecznego SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) pomogą w lepszym zrozumieniu aktywnych obszarów Słońca, w których pojawiają się plamy. Wielkie wybuchy zdarzające się w tych obszarach mają wpływ na urządzenia techniczne działające na Ziemi.

Plamy słoneczne fascynują ludzi od czasu, kiedy ich odkrycie przez Galileusza obaliło powszechną wiarę, że ciała niebieskie są idealne. Plamy pozostały tajemnicze, ponieważ na pierwwszy rzut oka powinny one znikać natychmiast. Jednak istnieją one przez wiele tygodni lub dłużej. “Plamy spełniają fundamentalną zasadę nauki obserwaycjnej: wszystko co się zdarza, może się zdarzyć” – powiedział Philip Scherrer ze Stanford University, szef eksperymentu MDI na SOHO – “teraz otrztymaliśmy podpowiedź na pytanie JAK”.

Astronomowie wiedzą, że plamy słoneczne są obszarami gdzie koncentrują sie linie pola magnetycznego Słońca. Każdy, kto w dzieciństwie bawił się magnesami wie, w jaki sposób identyczne bieguny magnetyczne odpychają się. Silne pola magnetyczne powinny w analogiczny sposób odpychać się i doprowadzać do zniknięcia plamy słonecznej. Faktycznie, obserwacje pokazują, że materia znajdująca się na powierzchni Słońca porusza się w kierunku od plamy.

Aleksader Kosowiszew i Junwei Zhao ze Stanford University ora Thomas Duvall z NASA wykorzystali MDI aby spojrzeć pod powierzchnię plamy i po raz pierwszy zaobserwowali przepływ materii do wnętrza plamy. Ich praca została opublikowa w “Astrophysical Journal” z 10 sierpnia.

“Odkryliśmy, że ruch materii w kierunku od plamy występuje jedynie na powierzchni” – powiedział Zhao – “Jeśli spojrzy się głębiej, znajdzie się materię poruszającą się w kierunku centrum plamy, zupełnie jak w ziemskim wirze lub huraganie. Ten napływ materii utrzymuje pole magentycznege razem”.

Astronomowie badający Słońce od dawna wiedzą, że pole magnetyczne plamy powoduje, że energia z wnętrza gwiazdy ma w tych miejscach utrudniony odpływ. Dlatego też plamy stają się chłodniejsze i ciemniejsze niż otoczenie. Plama staje się swego rodzaju “zatyczką” dla energii.

Najnowsze obserwacje pokazują, że materia ponad taką “zatyczką” ochładza się i zaczyna tonąć z prędkością dochodzącą do 4500 kilometrów na godzinę. Powoduje to, że plazma i pole magnetyczne wciągane są w kierunku środka plamy. Ściśnięte pole powoduje dalsze ochładzania i dalsze wciaganie plazmy do środka plamy. W ten sposób powstaje samonapędzający sie mechanizm.

Utrudniony odpływ ciepła powoduje, że obszary poniżej “zatyczki” stają się gorętsze. Potwierdzenie tej teorii dały obserwacje przeprowadzone w czerwcu 1998 roku. “Byliśmy zaskoczeni tym, jak płytkie są plamy słoneczne” – powiedział Kosowiszew. Zaledwie 4500 kilometrów pod powierzchnią Słońca obserwowane prędkości rozchodzenia się dźwięku były dużo większe, a to sugeruje, że korzenie plamy słonecznej są dużo cieplejsze niż otoczenie (odwrotnie niż jest to na powierzchni). “Chłodna część plamy okazała sie mieć grubość kilku monet” – dodaje Koswiszew.

Swoje badania MDI przeprowadza metodą zwaną tomografią akustyczną – badając rozchodzenie się fal dźwiękowych na Słońcu (przetwarzanie danych odbywa się podobnie jak w przypadku stosowanej w medycynie ultrasonografii). SOHO jest obserwatorium zbudowanym wspólnie przez NASA i ESA.

Autor

Michał Matraszek