Rozhovor: Marian Karlický - Magnetické Slunce

Jak významnou roli hraje magnetické pole na Slunci?
Magnetické pole je skutečně základním fyzikálním parametrem ve všech aktivních slunečních procesech. V magnetickém poli je totiž naakumulovaná energie a ta se pak může uvolnit například ve formě slunečních erupcí.

Můžeme na vlastní oči na Slunci pozorovat nějaké projevy magnetického pole?
Základním projevem magnetického pole na Slunci jsou sluneční skvrny. Magnetické pole je totiž schopno oddělit horké části plazmatu od studených a proto v místech, kde je magnetické pole, vidíme vedle horkého povrchu Slunce také studenější a tedy tmavší oblasti, kterým říkáme sluneční skvrny.

Sluneční skvrny jsou vidět i okem, ale jakými přístroji se pozoruje přímo magnetické pole?
Magnetické pole se pozoruje magnetografy. To je speciální zařízení, které využívá Zeemanův efekt rozštěpení spektrálních čar. K rozštěpení dochází právě vlivem magnetického pole. Na základě analýzy spekter můžeme určit velikost magnetického pole a když přístrojem procházíme jednotlivými částmi povrchu Slunce, dostaneme mapu rozložení magnetického pole na jejím povrchu.

Čím pozorujete Slunce v Astronomickém ústavu AV v Ondřejově?
Protože Slunce je zdrojem elektromagnetického záření od gama záření až po rádiové záření, tak je možné pozorovat Slunce v širokém oboru spektra. Na našem ústavu pozorujeme jednak v optickém oboru, pak na rádiových vlnách a dále pomocí přístrojů, které jsou umístěny na družicích, především rentgenové záření. Kombinací informací z těchto tří spektrálních oborů potom analyzujeme procesy probíhající na Slunci.

Co se týká magnetismu, jak je na tom Slunce v porovnání s ostatními hvězdami? Jak moc je aktivní?
Slunce je naprosto průměrnou hvězdou i z hlediska magnetického pole. Ve vesmíru jsou daleko atraktivnější objekty. Nejextrémnějšími případy jsou tzv. magnetary, což jsou zhroucené neutronové hvězdy, kde magnetické pole dosahuje velikosti až 10¹⁶ gaussů. V porovnání se Sluncem, kde magnetické pole je maximálně asi 3000 gaussů, je to nesmírný rozdíl.

Co konkrétně Vy osobně na Slunci zkoumáte?
Mě nejvíce zajímají sluneční erupce, které díky blízkosti Slunce, můžeme sledovat ve velkých detailech. Nicméně erupce a jejich základní proces, který nazýváme magnetickou rekonexí, mě zajímají v obecných případech, čili i u jiných objektů, při jiných parametrech astrofyzikálního plazmatu, tedy i u magnetarů.

Říkal jste, že Slunce se projevuje erupcemi. Jak taková erupce probíhá? Co se při tom děje?
Erupce je proces, ve kterém se transformuje energie, která je nahromaděna v magnetickém poli. Je ve velkém objemu a transformuje se v singulárních vrstvách do ohřevu plazmatu, urychlování částic a pohybu plazmatu. Erupce je tedy rychlý transformační proces, který závisí především na odporu prostředí. Zjednodušeně se dá dívat na erupci jednoduchým elektrotechnickým pohledem, že ve sluneční atmosféře teče elektrický proud. Představte si ale proud 10¹² ampérů! A když se náhle v určitém místě atmosféry zvýší elektrický odpor, tak ze známých zákonů elektrotechniky se v tom místě indukuje velké elektrické pole a pokud je elektrický odpor velký, tak tato oblast v podstatě exploduje. A tuto explozi pozorujeme jako sluneční erupci.

Při erupcích dochází také k vyvržení plazmoidů. Proč se to děje?
Ano tyto plasmoidy jsou nedílnou součástí transformačního procesu magnetické rekonexe. Vidět přímo do transformačního procesu v singulárních vrstvách magnetického pole je obtížné. Naštěstí se plasmoidy formují v různých velikostech a pokud jsou dostatečně velké a dostatečně září na radiových nebo rentgenových vlnových délkách, pak je můžeme přímo pozorovat. Díky tomu máme přímý pozorovací důkaz, že k transformačnímu procesu na Slunci dochází. Chování plasmoidů a zda bude vyvržen, to závisí na formě magnetického pole v okolí plasmoidu. Když si ten plasmoid představíme jako pingpongový míček, který je sevřen nůžkami, tak stlačením nůžek lze míček vystřelit. A právě jako ony nůžky se chovají magnetické síly, které dokáží plasmoid vyvrhnout.

Kam se plasmoid pohybuje dál? Může zasáhnout až Zemi?
Plasmoid je součást celé vyvržené struktury. Může se samozřejmě dostat až do okolí Země, ale tyto útvary postupně ztrácení na síle – na záření a pozorovatelnosti. Jejích záření totiž závisí na hustotě a na množství energetických částic v plasmoidu. A protože se vzdáleností od Slunce hustota v plasmoidech klesá, tak i vyzařování a pozorovatelnost těchto objektů se snižuje.

Jak je Slunce magneticky aktivní v posledních měsících?
Tak to je překvapení a také otázka k zamyšlení. Místo očekávaného nástupu do nového maxima sluneční aktivity máme naopak netypické prodloužené minimum. Je to zásadní otázka, protože jak jsem se zmínil na začátku, magnetické pole je stěžejním parametrem pro všechny aktivní procesy na Slunci. I když existuje teorie cykličnosti těchto procesů, tak právě probíhající anomálie nutí vědce k prověřování současných modelů a případné jejich změně. Čili z hlediska studia sluneční aktivity prožíváme velice zajímavé období.

Na otázky Petra Sobotky odpovídal Marian Karlický, vědecký pracovník Slunečního oddělení Astronomického ústavu AV ČR. Převzato z webu Astronomického ústav AV ČR.