11letý cyklus slunečních skvrn a 22letý magnetický Haleův cyklus. Diferenciální rotace, tachoklina, omega a alfa efekt magnetického dynama a motýlkový diagram.
Obsah hesla
[Rejstřík]1. Dýchání naší hvězdy: 11letý cyklus #
Slunce není neměnná zářící koule. Je to dynamický, pulzující magnetický stroj, jehož aktivita rytmicky kolísá. V roce 1843 si německý lékárník a amatérský astronom Heinrich Schwabe po sedmnácti letech pečlivého každodenního počítání slunečních skvrn všiml, že jejich počet pravidelně stoupá a klesá v přibližně 11letém cyklu.
Tento cyklus se projevuje ve všech vrstvách Slunce:
- Sluneční minimum: Na disku nejsou po celé týdny žádné skvrny, koróna je klidná, symetrická a slunečních erupcí je minimum.
- Sluneční maximum: Na povrchu vřou desítky složitých skupin skvrn, dochází k mohutným erupcím třídy X, do vesmíru létají výrony koronální hmoty (CME) a Zemi zasahují intenzivní geomagnetické bouře s polárními zářemi.
V současnosti (v letech 2024–2026) se Slunce nachází ve vrcholu svého 25. slunečního cyklu (počítáno od roku 1755, kdy začalo systematické měření).
2. Diferenciální rotace: Proč se Slunce kroutí? #
Země je pevné těleso, a proto se celá otočí kolem své osy za stejnou dobu (24 hodin). Slunce je však obří koule plynného plazmatu, a proto rotuje diferenciálně (různé části se otáčejí různou rychlostí):
- Na rovníku trvá jedna otočka přibližně 25 pozemských dní.
- Na pólech trvá jedna otočka zhruba 35 pozemských dní.
Tento rozdíl v rotaci je klíčovým motorem slunečního dynama. Magnetické siločáry jsou v ionizovaném plazmatu „zamrzlé“. Protože rovník rotuje rychleji, začne původně přímé magnetické siločáry táhnout dopředu a postupně je omotává kolem Slunce jako nit na cívku.
3. Jak funguje sluneční dynamo (Babcockův model) #
Celý 22letý magnetický cyklus lze popsat čtyřfázovým koloběhem:
- Poloidální pole (minimum): Slunce začíná cyklus s jednoduchým dipólovým magnetickým polem, podobným magnetu s jedním severním a jedním jižním pólem.
- Omega-efekt (omotávání): Diferenciální rotace natahuje magnetické siločáry rovnoběžně s rovníkem. Pole se dramaticky zesiluje a mění se na toroidální pole.
- Vynoření skvrn a alfa-efekt: Jak se magnetické pole stlačuje, stává se lehčím než okolní plyn (magnetický vztlak). Siločáry v podobě obřích smyček prorazí fotosféru ven – v místech průrazu vznikají dvojice slunečních skvrn s opačnou magnetickou polaritou.
- Přepólování (maximum): V době maxima aktivity se smyčky skvrn začnou rozpadat a migrovat k pólům, kde neutralizují původní magnetické pole a nahradí jej polem s obrácenou polaritou.
Po 11 letech má Slunce opět klidné dipólové pole, ale severní a jižní pól si vyměnily místa! K návratu do původní magnetické orientace jsou zapotřebí dva 11leté cykly – úplný Haleův magnetický cyklus trvá přibližně 22 let.
4. Spörerův zákon a motýlkový diagram #
V roce 1904 sestrojil britský astronom Edward Walter Maunder slavný graf, kterému se pro jeho tvar říká motýlkový diagram:
- Na začátku nového cyklu se první skvrny neobjevují na rovníku, ale ve středních šířkách kolem 30° až 35° severní i jižní šířky.
- Jak cyklus postupuje k maximu a dále k minimu, nové skvrny vznikají stále blíže k rovníku (Spörerův zákon).
- Na konci cyklu skvrny dohasínají v těsné blízkosti rovníku (kolem 5° šířky), zatímco ve vyšších šířkách už se začínají objevovat první skvrny cyklu následujícího.
Když vyneseme polohu skvrn v čase, křivky vytvoří symetrická křídla motýla pro každý jednotlivý cyklus.
