Slunce je proměnná hvězda, sleduje ji nová družice Solar Dynamics Observatory

Autor: Libor Kukliš, Rubrika: Sluneční aktivita, Vydáno dne: 14.02.2010

http://gnosis9.net/view.php?cisloclanku=2010020006

Slunce je proměnná hvězda. Tuto prostou myšlenku dnes přijímá mnoho odborníků se samozřejmostí, avšak není to tak dlouho, kdy byla odmítána a zářivost Slunce se považovala za konstantní. A poslední roky, kdy byla sluneční aktivita extrémně nízká, vnesly do úvah solárních fyziků i klimatologů nejistotu. Ukázalo se totiž, jak nedostatečné a neúspěšné jsou naše snahy předpovídat sluneční aktivitu. Americký Národní úřad pro letectví a vesmír (National Aeronautics and Space Administration) vypustil 11. února 2010 družici Solar Dynamics Observatory (SDO), která by měla naše vědomosti o Slunci zlepšit.

Protuberance zachycená sondou STEREO 29. září 2008
Protuberance zachycená sondou STEREO 29. září 2008.
"Slunce je proměnná hvězda," řekla Dr. Madhulika (Lika) Guhathakurtová z NASA. I když se Slunci snažíme porozumět co nejlépe, nepřestává nás překvapovat. Překvapivý byl i dlouhý konec starého a začátek nového cyklu.

Je třeba si uvědomit, že jedenáctiletý cyklus není dlouhý přesně jedenáct roků. "Cyklus se pohybuje v rozsahu od 9 do 12 let. Některé cykly jsou silné s mnoha slunečními skvrnami a erupcemi, jiné jsou mírné s relativně malou sluneční aktivitou. V 17. století, během období nazvaného 'Maunderovo minimum' to vypadalo, že se cyklus na přibližně 70 let zastavil a nikdo neví proč," uvedla Dr. Guhathakurtová.

Dostatečně výmluvným příkladem nevyzpytatelného chování Slunce je i současné sluneční minimum, které trvá mnohem déle, než se čekalo a přimělo mnoho expertů k zamyšlení. Teprve na sklonku loňského roku se Slunce začalo probouzet, letos byly skvrny na slunečním kotouči viditelné skoro každý den a za poslední týden došlo dokonce i k několika silným erupcím třídy M.

"Hloubka slunečního minima v roce 2008 a 2009 nás opravdu překvapila," souhlasil expert na sluneční skvrny David Hathaway z Marshallova střediska kosmických letů (Marshall Space Flight Center, MSFC). "Ukazuje to, jak velký kus cesty ještě musíme ujít, abychom dokázali úspěšně předpovídat sluneční aktivitu."

Naše malá úspěšnost v předpovídání sluneční činnosti je problém, protože technicky vyspělou lidskou společnost mohou některé projevy bouřlivého Slunce ohrozit. Silné erupce mohou vyřadit z provozu družice, mohou způsobit úplný kolaps nebo poruchy energetických soustav, navigačních systémů (GPS), mohou narušit leteckou dopravu, finanční služby i rádiovou komunikaci. Podle studie americké Národní akademie věd (National Academy of Sciences, NAS) z roku 2008 by velmi silná sluneční erupce a následná geomagnetická bouře mohla způsobit škody dvacetkrát větší, než jaké za sebou zanechal hurikán Katrina.

"Pochopení sluneční variability je velmi důležité," poznamenala Judith Leanová z Námořní výzkumné laboratoře (Naval Research Laboratory) ve Washingtonu. "Závisí na tom náš moderní způsob života."

Astronomové byli v minulosti natolik přesvědčeni o neměnné zářivosti Slunce, že zavedli termín "sluneční konstanta". Ta je definována jako tok sluneční energie procházející plochou jednoho čtverečního metru, kolmou na směr paprsků, za jednu sekundu ve střední vzdálenosti Země od Slunce. Měření ze zemského povrchu není kvůli působení atmosféry přesné, proto sluneční výkon monitorují satelity ve vesmíru.

Přibližná hodnota sluneční konstanty je 1361 W/m2. Dnes používané satelitní přístroje (ACRIM, VIRGO, SORCE) provádějí měření s přesností blížící se 10 ppm (parts per million, částic na milion) za rok. Po plánovaném vypuštění družic Glory a NPOES bude měření ještě přesnější.
Protuberance zachycená sondou STEREO 29. září 2008
Zářivá energie Slunce (sluneční iradiance) v posledních šesti letech poklesla. Graf podle měření družice SORCE [aktuální graf ->].

"Solární konstanta je oxymoron (protimluv)," řekla Judith Leanová. "Satelitní údaje ukázaly, že celková sluneční iradiance významnou měrou stoupá a klesá s cyklem slunečních skvrn."

Tento rozdíl mezi zářivostí Slunce v době maxima a minima sluneční činnosti představuje kolísání o 0,1 procenta, což odpovídá změně o 1,4 W/m2. Po určitých korekcích (kulovitý tvar a odrazivost Země) nám vyjde změna o 0,24 wattu na každý čtvereční metr naší planety.

"Když to všechno sečtete, dostanete hodně energie," dodala Leanová. "Do jaké míry to ovlivňuje počasí a klima, to je předmětem - někdy vášnivých - debat."


Solar Dynamics Observatory (SDO)

11. února 2010 byla na geosynchronní dráhu kolem Země vynesena družice Solar Dynamics Observatory (SDO). Satelit, který by měl pět až deset let fungovat jako bezkonkurenčně nejlépe vybavená sluneční observatoř, nese na své palubě tři vědecké přístroje: Helioseismic and Magnetic Imager (HMI), Atmospheric Imaging Assembly (AIA) a Extreme Ultraviolet Variability Experiment (EVE).

Solar Dynamics Observatory, ilustrace HMI je kamerou pro zobrazování slunečních magnetických polí a ke sledování helioseismických jevů - měření zvukových vln, které se odrážejí od vnitřních struktur Slunce a vytvářejí obraz jeho podpovrchových částí, díky čemuž lze pozorovat i odvrácenou stranu Slunce a procesy uvnitř hvězdy.

"Trochu to připomíná ultrazvukové vyšetření těhotné ženy," zamyslel se Dean Pesnell z Goddardova kosmického střediska (Goddard Space Flight Center, GSFC). "Můžeme vidět 'dítě' přímo skrz kůži."

AIA se čtyřmi dalekohledy bude každých 0,75 sekundy snímat s vysokým rozlišením (4000x4000 pixelů) deset spektrálních pásem sluneční atmosféry (v tepelném rozsahu od 5700 do 1,5 miliónu stupňů Celsia).

EVE je fotometrem určeným k monitorování změn toku extrémního ultrafialového záření (EUV) a bude v desetisekundových intervalech měřit intenzitu slunečního ultrafialového záření (ve spektrálním rozsahu 0,1 až 105 a 121,6 nanometrů).

V exrémně ultrafialové části spektra je Slunce nejvíce variabilní. "Kdyby lidské oko mohlo vidět vlnovou délku EUV, nikdo by nepochyboval o tom, že je Slunce proměnná hvězda," řekl Tom Woods z Univerzity v Coloradu.

Solar Dynamics Observatory je první družicí, kterou Národní úřad pro letectví a vesmír vypustil v rámci programu "Living With a Star" (Život s hvězdou). Díky přístrojům získáme velmi podrobné údaje o tom, co se na Slunci i uvnitř něj děje.

"SDO je mise zkoumající proměnnou aktivitu Slunce," shrnula Dr. Guhathakurtová. "Mise by měla vést k převratu v našem pohledu na Slunce a ukázat, jak sluneční činnost ovlivňuje naši planetu. Měla by nám také pomoci předvídat to, co nás čeká. Budeme pozorovat Slunce s větší frekvencí, do větší hloubky a mnohem podrobněji než dosud a překonáme tak bariéry prostoru, času a neprůhlednosti, které dlouho bránily pokroku ve sluneční fyzice."


Zdroje:
- NASA (05.02.2010, Solar Dynamics Observatory: The 'Variable Sun' Mission)
- NASA (Missions - Solar Dynamics Observatory)
- NASA (Solar Dynamics Observatory)
- Hvězdárna Valašské Meziříčí (13.02.2010, Start družice SDO k výzkumu Slunc)
- Katalog družic (Solar Dynamics Observatory)
- iHNed.cz (11.02.2010, Sonda NASA, která bude zkoumat Slunce, odstartovala)
- Spaceflight Now (11.02.2010, Atlas launches solar probe with down-to-Earth purpose)
- amper.ped.muni.cz (06.03.2006, Proměny Slunce a změna klimatu)
- Wikipedie (Sluneční konstanta)