Úvodní strana  >  Články  >  Sluneční soustava  >  Výzkumy v ASU AV ČR (53): Udržely póry sluneční cyklus v době Maunderova minima?

Výzkumy v ASU AV ČR (53): Udržely póry sluneční cyklus v době Maunderova minima?

Magnetický motýlkový diagram (nahoře) dobře zobrazuje současnou představu o průběhu slunečního cyklu. Zbytky aktivních oblastí (s polaritním trendem) jsou unášeny (šikmé struktury od rovníku k pólům) do polárních oblastí, kde vyvolávají přepólování globálního pole (změna dominantní polarity z kladné na zápornou a opačně). Na spodním panelu je pak obdobný diagram sestavený pouze pro sluneční póry. Ve zvětšeném segmentu je patrné, že polarity pór jsou na první pohled smíšené. Trend, tolik potřebný pro chod slunečního cyklu, se objeví až po dalším zpracování.
Autor: Michal Švanda

Existence sluneční aktivity, projevující se zejména přítomností slunečních skvrn, je obecně známým faktem. Méně známým faktem může být, že tato aktivita není stálá, že se dlouhodobě mění. Tyto změny jsou dokonce cyklické, s hlavním taktem s délkou přibližně 11 let. Z historie však známe i dlouhá období výrazně snížené aktivity, tzv. velká minima. Nejznámějším je “výpadek” sluneční činnosti mezi roky 1645 a 1715, označovaný jako Maunderovo minimum, který je spojován s celkově chladným klimatem. Současné modely sluneční činnosti mají s existencí dlouhodobých minim principiální problém. M. Švanda z ASU ve spolupráci s kolegy s Francie navrhli elegantní vysvětlení.

V současnosti nejúspěšnější popisy funkce slunečního dynama jsou přímo kriticky závislé na existenci silných koncentrovaných magnetických polí ve sluneční fotosféře, jež vedou ke vzniku slunečních skvrn a dalších jevů aktivity. Nejdůležitějšími jsou magnetická pole bipolární, tedy ta, která v sobě zahrnují plus i minus ve dvou prostorově oddělených oblastech. Odborníci si představují, že taková bipolární oblast vzniká průnikem podpovrchové smyčky magnetického pole fotosférou. V místě, kde smyčka vystupuje nad povrch pozorujeme z definice kladnou polaritu magnetického pole, v místě, kde se tato smyčka vrací pod povrchu Slunce, pak pozorujeme polaritu zápornou. Tyto bipolární magnetické oblasti se ve fotosféře objevují systematicky uspořádaně, bipóly jsou v rámci polokoulí orientovány stejně, jejich orientace je však na severní a na jižní polokouli opačná. V období maxima činnosti díky tomu dochází k přepólování globálního pole, což se projeví změnou orientace polárních magnetických čepiček. Nové magnetické pole je pak připraveno do dalšího cyklu.

Z historie však víme, že během velkých minim bylo skvrn pomálu, z čehož vědci usuzují, že i přítomnost tolik potřebných bipolárních oblastí byla spíše sporadická. Např. v období již zmíněného Maunderova minima bylo za celé více než půlstoletí pozorováno pouhých padesát slunečních skvrn, zatímco za normálních okolností by jich měli pozorovatelé spatřit na padesát tisíc. Historické záznamy nás přesvědčují, že pozorovatelé se na Slunce v té době pravidelně dívali, ale skvrny prostě nenacházeli. Z tohoto období máme k dispozici například pozorovací deníky Flamsteeda, Picarda nebo Hevelia. Sluneční cyklus však nadále probíhal, o čemž nás přesvědčují geomagnetické indexy související s poruchami sluneční aktivity, pozorování polárních září i nepřímá stanovení úrovně aktivity ze zastoupení kosmogenních prvků v ledovcových jádrech.

Michal Švanda ve spolupráci s francouzskými kolegy si uvědomili, že sluneční skvrny nejsou jediným projevem bipolárních magnetických oblastí pozorovatelných ve fotosféře. Zvláštní kategorií fotosférických jevů jsou tzv. póry, tedy v podstatě malé skvrny. Póry mají jednodušší strukturu magnetického pole a obvykle ne příliš velkou životnost, vznikají však podle současných představ stejným mechanismem jako skvrny. Póry jsou obvykle na hranici pozorovatelnosti amatérskými dalekohledy. Autory představované práce tak napadlo, že pokud by v době Maunderova minima byly póry dominantními útvary ve fotosféře Slunce, mohly unikat tehdejším pozorovatelům (kteří disponovali převážně čočkovými dalekohledy s průměrem kolem 5 cm) a sluneční cyklus přesto mohl probíhat standardním způsobem, byť v redukované formě. Ostatně jiné práce z poslední doby naznačují, že během přechodu do nižších úrovní aktivity, jaký pozorujeme v poslední době, roste počet malých skvrn na úkor skvrn velkých.

Ověřit tuto hypotézu přímo je však nemožné. Autoři tedy použili výhodu synoptických pozorování dostupných rutinně z kosmických družic a položili si následující otázku: pokud by se z moderních pozorování smazaly všechny velké skvrny a zůstaly jen póry, zda by byl v těchto pórách k dispozici dostatek magnetického pole, aby mohlo docházet k jeho přepólování a tedy běhu slunečního cyklu. Tyto póry by musely mít určité trendy v polaritě, aby se celkové magnetické pole v pórách nevyrušilo navzájem.

Autoři tedy zpracovali dostupná pozorování z kosmických družic SOHO a SDO, tedy každodenní měření od roku 1996. Vytvořili automatický program, který vyhledá ve snímcích Slunce skvrny i póry, skvrny odstraní a dále uvažuje pouze nalezené póry.
Z výsledků je patrné, že navržený mechanismus by mohl opravdu fungovat. V pórách, jež se nacházejí mimo aktivní oblasti se skvrnami, se nachází celkový magnetický tok, jehož amplituda je srovnatelná s magnetickým polem v polárních čepičkách. Pokud by tedy byl sluneční cyklus slabší, magnetické pole v pórách by dostačovalo k potřebnému přepólování čepiček. Navíc póry, jež se nacházejí ve vzdálenostech 40-100 Mm od aktivních oblastí se skvrnami mají ten správný polaritní trend, aby se na takovém přepólování podílely. Proč zrovna v těchto vzdálenostech není zcela zřejmé, ale mohlo by to souviset s přerozdělováním magnetického toku globální konvekcí.

Doplňková analýza ukazuje, že drtivá většina těchto pór pochází ze slabších bipolárních magnetických oblastí, tedy struktur nutných pro fungování slunečního cyklu. Zdá se tedy, že do sebe vše zapadá. Současné sluneční cykly ale jistě nejsou stejné jako cykly v období Maunderova a jiných velkých minim. Na výsledky je tedy třeba pohlížet spíše jako na extrapolaci, jež je ve fyzice vždy nebezpečná. Hypotéza by však elegantně vysvětlila, proč bylo v období Maunderova minima pozorováno tak málo skvrn, přestože sluneční cyklus prokazatelně probíhal.

Reference:

 

Švanda, M. a kol., Polar cap magnetic field reversals during solar grand minima: could pores play a role?, Astronomy & Astrophysics v tisku, preprint arXiv:1511.06894

 

Kontakt:
Mgr. Michal Švanda, Ph.D., svanda@asu.cas.cz



Převzato: Astronomický ústav AV ČR, v.v.i.



Seriál

  1. Na čem se pracuje v Ondřejově (1): Objev prvních B[e] nadobrů v Galaxii v Andromedě
  2. Na čem se pracuje v Ondřejově (2): Meteority Příbram a Neuschwanstein nedoprovázejí malá tělesa
  3. Na čem se pracuje v Ondřejově (3): Cesta k seismologii slunečních protuberancí
  4. Na čem se pracuje v Ondřejově (4): Předpověď slupky v galaxii NGC3923: cesta k ověření alternativní teorie gravitace?
  5. Na čem se pracuje v Ondřejově (5): Zašpinění bílí trpaslíci s magnetickým polem
  6. Na čem se pracuje v Ondřejově (6): Proudění plazmatu kolem slunečních skvrn
  7. Výzkumy na AsÚ AV ČR (7): SPLAT - mocný nástroj pro zobrazení a jednoduchou analýzu spekter
  8. Výzkumy na AsÚ AV ČR (8): Druhotná tvorba hvězd ve vznikajících galaxiích a hmotných hvězdokupách
  9. Výzkumy na AsÚ AV ČR (9): Hvězda v prachové obálce v okolí černé veledíry
  10. Výzkumy na AsÚ AV ČR (10): Střižné proudění ve sluneční atmosféře jako generátor elektrického pole
  11. Výzkumy na AsÚ AV ČR (11): Komplikovaná rotace planetky Apophis ovlivňuje její let Sluneční soustavou
  12. Výzkumy na AsÚ AV ČR (12): Protony slunečního větru ve vzdálenosti jedné astronomické jednotky od Slunce
  13. Výzkumy na AsÚ AV ČR (13): Chladný plyn v mezigalaktickém prostoru vytržen z galaxie ESO 137-001
  14. Výzkumy v AsÚ AV ČR (14): Bílá erupce pozorovaná spektrografem IRIS
  15. Výzkumy v AsÚ AV ČR (15): Be hvězda v těsné dvojhvězdě s horkým podtrpaslíkem
  16. Výzkumy v AsÚ AV ČR (16): Vliv rotačního směšování a metalicity na ztrátu hmoty hvězdným větrem
  17. Výzkumy v AsÚ AV ČR (17): Osiřelé penumbry jako testovací materiál pro teorii slunečních skvrn
  18. Výzkumy v AsÚ AV ČR (18): Detailní modely gravitačního pole Země
  19. Výzkumy v AsÚ AV ČR (19): Nejpřesněji určené parametry binární planetky
  20. Výzkumy v AsÚ AV ČR (20): Jasná Perseida s neobvykle vysokou počáteční výškou
  21. Výzkumy v AsÚ AV ČR (21): Prostorové mapování galaktického centra pomocí rentgenové polarimetrie
  22. Výzkumy v AsÚ AV ČR (22): Vliv atmosféry a oceánů na polohu rotační osy Země
  23. Výzkumy v AsÚ AV ČR (23): Analytický model Birkelandových proudů
  24. Výzkumy v AsÚ AV ČR (24): Ověřování zákrytového modelu proměnných aktivních galaktických jader
  25. Výzkumy v AsÚ AV ČR (25): Urychlování elektronových svazků ve slunečních erupcích
  26. Výzkumy v AsÚ AV ČR (26): Jak rotují kometární meteoroidy?
  27. Výzkumy v AsÚ AV ČR (27): Odhalovaná tajemství hvězdy se závojem
  28. Výzkumy v AsÚ AV ČR (28): Hvězdný vítr v dvojhvězdě s kompaktní složkou
  29. Výzkumy v AsÚ AV ČR (29): Rozšiřování magnetických trubic nad slunečními aktivními oblastmi
  30. Výzkumy v AsÚ AV ČR (30): Jak souvisejí astrosféry a astroohony s urychlováním částic kosmického záření?
  31. Výzkumy v AsÚ AV ČR (31): Dlouhodobé změny aktivity kataklyzmické proměnné V1223 Sgr
  32. Výzkumy v AsÚ AV ČR (32): Upřesnění základních parametrů planetky Apophis
  33. Výzkumy v AsÚ AV ČR (33): Možnosti měření magnetických polí ve sluneční chromosféře, přechodové oblasti a koróně
  34. Výzkumy v AsÚ AV ČR (34): Oblak G2 přežil průlet kolem centra Galaxie a je zřejmě mladou hvězdou
  35. Výzkumy v AsÚ AV ČR (35): Mateřské těleso meteoritu Čeljabinsk opět neznámé
  36. Výzkumy v AsÚ AV ČR (36): Nové dvojhvězdy s horkou podtrpasličí hvězdou a vlastnosti této populace hvězd
  37. Výzkumy v AsÚ AV ČR (37): Rekonstrukce vzhledu aktivního galaktického jádra
  38. Výzkumy v AsÚ AV ČR (38): Simulace chování astrofyzikálního plazmatu v extrémních podmínkách
  39. Výzkumy v AsÚ AV ČR (39): Drakonidy 2011 z letadla
  40. Výzkumy v AsÚ AV ČR (40): Kapitoly v učebnici Asteroids IV i od pracovníků AsÚ
  41. Výzkumy v AsÚ AV ČR (41): Balíček programů pro analýzu nemaxwellovských rozdělovacích funkcí částic ve sluneční atmosféře
  42. Výzkumy v AsÚ AV ČR (42): Tajemná povaha rentgenového zdroje Her X-1
  43. Výzkumy v ASU AV ČR (43): Vznik penumbry sluneční skvrny v přímém přenosu
  44. Výzkumy v ASU AV ČR (44): Rekurentní novy v galaxii M 31
  45. Výzkumy v ASU AV ČR (45): Možná naleziště ropy v Perském zálivu z gravitačních modelů
  46. Výzkumy v ASU AV ČR (46): Mohou být hvězdné pulsace zdrojem proměnnosti hvězdného větru?
  47. Výzkumy v ASU AV ČR (47): O původu meteorického roje Kvadrantid
  48. Výzkumy v ASU AV ČR (48): ALMA bude pozorovat i Slunce
  49. Výzkumy v ASU AV ČR (49): Vliv rentgenového záření na charakter hvězdných větrů v dvojhvězdách s hmotnou komponentou
  50. Výzkumy v ASU AV ČR (50): Turbulence plazmatu a kinetické nestability v expandujícím slunečním větru
  51. Výzkumy v ASU AV ČR (51): Vzhled rázové vlny hvězdy při průletu kolem centra Galaxie
  52. Výzkumy v ASU AV ČR (52): Mění srážky tvar planetek?
  53. Výzkumy v ASU AV ČR (53): Udržely póry sluneční cyklus v době Maunderova minima?
  54. Výzkumy v ASU AV ČR (54): Supererupce na hvězdě DG CVn
  55. Výzkumy v ASU AV ČR (55): Souvislost oblaků CO s obálkami HI v Mléčné dráze
  56. Výzkumy v ASU AV ČR (56): Nárůst kontinua ve slunečních erupcích – nové možnosti jejich předpovědí?
  57. Výzkumy v ASU AV ČR (57): Katalog videí dokumentujících pád bolidu Čeljabinsk
  58. Výzkumy v ASU AV ČR (58): Tisícileté cykly střední výšky světového oceánu
  59. Výzkumy v ASU AV ČR (59): Model expanze oblaků ve slunečním větru
  60. Výzkumy v ASU AV ČR (60): Detekce dopadů zemských miniměsíců
  61. Výzkumy v ASU AV ČR (61): Lze ze spektra aktivního galaktického jádra usoudit na povahu jeho zdroje?
  62. Výzkumy v ASU AV ČR (62): Lze pozorovat ohřev koróny nanoerupcemi?
  63. Výzkumy v ASU AV ČR (63): Neobvyklá rotace trpasličí galaxie je důsledkem nedávné srážky
  64. Výzkumy v ASU AV ČR (64): Přímé pozorování klouzavé rekonexe dalekohledem GREGOR
  65. Výzkumy v ASU AV ČR (65): Složky těsné vizuální dvojhvězdy 1 Del rozlišeny spektroskopicky
  66. Výzkumy v ASU AV ČR (66): Příčky v galaxiích jako důsledek vzájemného slapového působení
  67. Výzkumy v ASU AV ČR (67): Neobvyklé chemické složení zašpiněného bílého trpaslíka
  68. Výzkumy v ASU AV ČR (68): Hustota průmětů drah umělých družic Země na zemském povrchu a přesnost parametrů gravitačního pole Země
  69. Výzkumy v ASU AV ČR (69): Vlastnosti plazmatu ve slunečních protuberancích
  70. Výzkumy v ASU AV ČR (70): Útok létajících hadů - mohou vodíkové proudy fragmentovat na izolované oblaky vodíku?
  71. Výzkumy v ASU AV ČR (71): Vlastnosti satelitů planetek
  72. Výzkumy v ASU AV ČR (72): Rentgenová aktivita polaru AM Herculis
  73. Výzkumy v ASU AV ČR (73): Analýza spektra bolidu Benešov
  74. Výzkumy v ASU AV ČR (74): Když gravitační síla soupeří s elektromagnetickou – Elektricky nabitá látka v okolí zmagnetizované černé díry
  75. Výzkumy v ASU AV ČR (75): Co nám říkají erupce A hvězd o korónách G hvězd?
  76. Výzkumy v ASU AV ČR (76): Deset let optických dosvitů gama záblesků dalekohledy BOOTES
  77. Výzkumy v ASU AV ČR (77): Zdroje záření Lyman-α: Klíč k pochopení minulosti vesmíru?


O autorovi

Michal Švanda

Michal Švanda

Doc. Mgr. Michal Švanda, Ph. D., (*1980) pochází z městečka Ždírec nad Doubravou na Českomoravské vrchovině, avšak od studií přesídlil do Prahy a jejího okolí. Vystudoval astronomii a astrofyziku na MFF UK, kde poté dokončil též doktorské studium ve stejném oboru. Zabývá se sluneční fyzikou, zejména dynamickým děním ve sluneční atmosféře, podpovrchových vrstvách a helioseismologií a aktivitou jiných hvězd. Pracuje v Astronomickém ústavu Akademie věd ČR v Ondřejově a v Astronomickém ústavu Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy v Praze, kde se v roce 2016 habilitoval. V letech 2009-2011 působil v Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung v Katlenburg-Lindau v Německu. Astronomií, zprvu pozorovatelskou, posléze spíše „barovou“, za zabývá od svých deseti let. Před začátkem pracovní kariéry působil v organizačním týmu Letní astronomické expedice na hvězdárně v Úpici, z toho dva roky na pozici hlavního vedoucího. Kromě astronomie se zajímá o letadla, zejména ta s více než jedním motorem a řadou okýnek na každé straně. Více o autorovi na jeho webových stránkách svanda.astronomie.cz.

Štítky: Maunderovo minimum, Aktivita Slunce, Motýlkový diagram


49. vesmírný týden 2016

49. vesmírný týden 2016

Přehled událostí na obloze od 5. 12. do 11. 12. 2016. Měsíc bude v první čvrti, uvidíme Lunar X? Večer je krásně vidět Venuše na jihozápadě. Mars je výše a skoro nad jihem. Ráno je pěkně viditelný Jupiter. Slunce se po krátkém zvýšení aktivity opět uklidnilo. Poté, co došlo k selhání horního stupně rakety Sojuz, zřítila se nad Ruskem nákladní loď Progress, původně určená k zásobování ISS. Pokud se v tomto týdnu povede start japonské zásobovací lodi HTV, bude to pro osazenstvo stanice úplně v pohodě. Kromě tohoto startu se očekávají ještě další čtyři.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

Planety

Hvězdy bloudivé, oběžnice, planety. Několik pojmenování téhož. Ostatně i řecké πλανήτης, neboli planétés, znamená vlastně „tulák“. Pro mnoho z nás obíhá kolem Slunce planet devět. Merkur, Venuše, Země, Mars, Jupiter, Saturn, Uran, Neptun a Pluto. Ovšem od roku 2006, od valného shromáždění

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Za súmraku

Vrch Ostrá 1247mnm. Počas astronomického súmraku ešte posledné slnečné svetlo osvetľovalo horizont. Na fotke je vidieť Mesiac, Mars, Venušu a Mliečnu cestu.

Další informace »