Když Slunce bouří
Slunce je složitý magnetohydrodynamický systém. Třeba takhle by vás mohl odbýt ledasjaký astronom, kdybyste se ho zeptali, cože se to v současnosti se Sluncem vlastně děje. Ale co to vlastně znamená?
Slunce je koule horkých plynů, říká suše definice v lecjaké učebnici přírodovědy na základní škole. Není to ovšem přesné; nejde totiž v pravém slova smyslu o plyny, ale o plazma. Tedy čtvrté skupenství hmoty, které z plynů běžně vzniká takzvanou ionizací - dodáním energie dostatečné k oddělení atomů a elektronů, velmi malých elementárních částic, jež nás v ostatních skupenstvích nemusejí vůbec zajímat. Plazma je tedy směs elektronů (ty jak víme nesou záporný elektrický náboj), kladně nabitých zbytků atomů (iontů) a neutrálních částic. Z takové látky je tedy složeno celé Slunce.
Plyny a kapaliny (a plazma v podstatě taky) považujeme za tekutiny, které se jak známo přizpůsobují podle tvaru nádoby. Tekutinami se zabývá hydrodynamika, proto to hydrodynamický v úvodní větě.
Plazma je ještě zajímavější než plyn nebo kapaliny. V plazmatu se totiž elektrony a ionty mohou vůči sobě pohybovat. Usměrněný pohyb nabitých částic zcela obecně nazýváme elektrickým proudem. A mnozí si pamatují z fyziky, že elektrický proud znamená vznik magnetického pole. Stává se tedy, že s plazmatem je nějakým způsobem svázáno magnetické pole. A máme tu celou magnetohydrodynamiku.
Procesy na Slunci jsou z velké části řízeny magnetickým polem. V místech, kde silné magnetické pole vystupuje na povrch, vzniká takzvaná aktivní oblast. Přesněji řečeno se zde vyskytují sluneční skvrny, tedy chladnější místa, která jsou chladnější právě působením silného magnetického pole. Magnetické pole v aktivních oblastech může být jednoduché (pak připomíná tyčový magnet), nebo velmi složité (kdybyste měli takových tyčových magnetů sypanou hromadu). Mnohé konfigurace magnetických polí ve fotosféře jsou nestabilní - je v nich nahromaděna spousta volné energie. Jak moc je pole nestabilní, se dá odhadnout z jeho topologie. Nestabilní konfigurace může vzniknout například vírovými pohyby plazmatu v aktivní oblasti, což se také běžně pozoruje.
Může se stát, že je do nestability magnetického pole dodáno tolik energie, až přeteče onen pověstný pohár. Pak pozorujeme jev, který je nazýván erupcí. Magnetické pole v krátkém časovém okamžiku přeskočí do stabilnější konfigurace (odborně se mluví o magnetické rekonexi) a přitom se uvolní nahromaděná energie na všech vlnových délkách, převážně však v krátkovlnné oblasti spektra. To vše se stane v krátkém časovém okamžiku, maximálně během několika desítek minut. Ve výjimečných případech lze erupce jako zjasnění pozorovat i ve viditelném světle - takovým se říká bílé erupce. Erupci poprvé pozoroval sluneční pozorovatel Richard Carrington 1. září 1859 a to jen díky tomu, že šlo právě o tu "bílou".
Mnohé erupce jsou doprovázený také výronem hmoty z fotosféry a chromosféry do korony, tzv. koronárními ejekcemi hmoty (CME). Ze Slunce je v takovém případě velkou rychlostí vyražen mrak řídkého plazmatu, který podél siločar meziplanetárního magnetického pole směřuje do hlubin Sluneční soustavy. Pokud se setká se Zemí, může to mít pro lidstvo některé zajímavé důsledky, ale o tom již bylo napsáno i na tomto serveru mnoho.
Síla erupcí se klasifikuje podle toho, kolik energie v rentgenové oblasti dorazí k Zemi (přesněji v pásu 0,1 - 0,8 nm). Jestliže je změřený tok energie menší než 10-6 Wm-2, mluvíme o erupci třídy B, následuje C, M a toky s hodnotami většími než 10-4 Wm-2 jsou označovány stupněm X. Existuje samozřejmě jemnější dělení, které zavádí podtřídy charakterizované čísly od 0 do 9,9 (tedy např. M10 je vlastně X0). Pouze u erupcí třídy X mohou být tato čísla větší než 10, protože dále již nenásleduje žádná jiná třída. Statisticky by se Xková erupce měla objevit tak jednou za dva týdny. Rentgenový tok je měřen na palubách amerických družic GOES, tedy mimo zemskou atmosféru. Jen pro srovnání: Tok elektromagnetického záření na všech vlnových délkách (od kilometrů po zlomky nanometru) je označován jako sluneční konstanta a v okolí Země je její hodnota přibližně 1400 Wm-2.
Z hlediska erupční aktivity musíme Slunce považovat za hvězdu klidnou a velmi umírněnou. Ve vesmíru existují typy hvězd, na nichž probíhající erupce nelze s těmi slunečními vůbec srovnávat. Takovými typy jsou například hvězdy typu T Tauri nebo některé neutronové hvězdy patřící do třídy magnetarů.
Toliko historicko-terminologicko-teoretický úvod. A cože se to s tím Sluncem v současnosti děje? Nic moc zvláštního, rozhodně se nepůlí. Před nějakými čtrnácti dny se na východním okraji slunečního disku objevila velká sluneční skvrna. Dostala nic neříkající označení NOAA 486. Pozorní čtenáři IAN vědí, že správně by to označení mělo být spíše NOAA 10486. Schválně - kdo mi vysvětlí ty dvě podivné předchozí věty tak, aby dávaly smysl?
Již po prvních analýzách bylo jasné, že ta skupina bude skutečně bohatá a obrovská. Vždyť v ní bylo možné napočítat na padesát jader (odborníci by řekli umber) a byla zcela bezpečně pozorovatelná i pouhým okem. Spíše přímo bila do očí. To není obvyklé s ohledem na fakt, že Slunce by mělo být spíše v útlumu. Pozorování v magneticky citlivých čarách naznačovala, že magnetické pole, které dalo skupině za vznik, má velmi nestabilní a energií nabitou konfiguraci. To ještě stále nemusí znamenat vůbec nic - někdy i nestabilní věci vydrží dlouho.
NOAA 486 ale nebyl ten případ. Magnetické pole usilovně "hledalo" stabilnější konfiguraci. Jak jsme si již řekli, změny konfigurace v tom stabiliním směru bývají doprovázeny uvolněním energie ve formě erupce. V této skupině bylo energie opravdu hodně. 28. října se jí uvolnilo tolik, že výron byl klasifikován jako erupce třídy X17,2. Třetí největší v pozorovatelské historii (od roku 1970). Do té doby nejsilnější byla X22 z dubna 2001. Díky mohutné koronární ejekci si polární záře užili v noci z 29. na 30. října i v Kalifornii a následující noc i ve Španělsku. I v Čechách ji ledaskdo viděl.
Nebylo všemu konec. 29. října - erupce třídy X10. 2. listopadu - erupce třídy X9. Neříkali jsme si, že by se statisticky v období vysoké aktivity mělo objevit jedno "Xko" za dva týdny? Skupina se přesunula na západní polokouli a až úplně na okraj disku. Pokud byste měli v té době přístup k dalekohledu s H-alfa filtrem, zářící oblast NOAA 486 jste nemohli přehlédnout. Díky sérii koronárních ejekcí na Zemi zuřila od středy do soboty silná geomagnetická bouře. Japonci zřejmě přišli o jednu telekomunikační družici, kosmonauti na ISS trávili dlouhé hodiny v malé tlustostěnné komoře, aby se snížily radiační dávky, které by jinak dostával jejich organismus.
Zlom a velké vzrušení nastalo 4. listopadu. Kolem 20:25 UT se na Slunci opět zablesklo. Rentgenový fotometr, který se používá ke klasifikaci erupcí, byl na dlouhých 11 minut zcela zahlcen přicházejícím zářením. Díky tomu bylo jasné, že síla erupce přesáhla hodnotu X20. Sluneční fyzikové zkoumali náběhovou a sestupnou větev vrcholu a začaly se objevovat první odhady: X30, X40, možná X50. Až po několikadenních analýzách se vědecký svět shodl na verdiktu - X28. Nejsilnější zaznamenaná erupce v historii. X30 v zásadě znamená to, že z jedné aktivní oblasti přichází k Zemi milionkrát více záření v rentgenové oblasti, než normálně z celého disku Slunce. Bohužel (nebo bohudík) došlo k erupci na okraji disku. Při rekombinaci magnetického pole se uvolnil oblak plazmatu, který se rychlostí přes 2300 km/s (zcela běžně opouštění CME při silnějších erupcích rychlostí kolem 1200 - 1400 km/s) vydal do hlubin Sluneční soustavy. O Zemi se v podstatě jen otřel během denních hodin ve čtvrtek 6. listopadu. Jestli bohudík nebo bohužel - těžko posoudit. Dá se očekávat, že materiální škody by v tomto případě nebyly tak malé, jako doposud. Kdyby byl zásah přímý, užili by si polární záře možná i obyvatelé v okolí rovníku.
Maximum sluneční aktivity v tomto cyklu nastalo v roce 2001 a v současnosti jde Slunce do minima. Velké skvrny a erupce v 44. kalendářním týdnu jsou spíše výjimkou, než pravidlem. Očekává se, že aktivita Slunce bude ještě nějaké čtyři roky vytrvale klesat. To ovšem nevylučuje překvapení podobná těm, jichž jsme se již dožili. Jsou však čím dál tím míň pravděpodobná.
Takže laťka mohutnosti erupcí byla opět posunuta. A co nás čeká příště?
