Sluneční skvrny patří mezi nejzajímavější jevy naší mateřské hvězdy. Mění vzhled povrchu Slunce, ovlivňují kosmické počasí, technologie i klimatické procesy na Zemi. V našem miniseriálu se podíváme, co přesně tyto tajemné tmavé oblasti znamenají a jaký je jejich skutečný dopad.
Sluneční skvrny jsou tmavé oblasti na povrchu Slunce, které vznikají díky silnému magnetickému poli, jež potlačuje proudění horkého plazmatu a snižuje tak teplotu v těchto místech oproti okolí. Jsou tedy chladnější a méně zářivé než okolní fotosféra – zatímco povrch Slunce má teplotu kolem 5800 °C, u slunečních skvrn klesá teplota na zhruba 4500–4000 °C.
Struktura slunečních skvrn
Větší sluneční skvrny se skládají ze dvou částí:
Umbra – tmavé jádro, které je nejchladnější a nejméně zářivé.
Penumbra – světlejší oblast kolem umbry, která tvoří přechod k normálnímu povrchu Slunce.
Sluneční skvrny vznikají v důsledku silného magnetického pole v oblasti sluneční fotosféry, které brání normálnímu přenosu tepla z nitra Slunce do této oblasti. Slunce je tvořeno plazmatem, což je vodivý plyn, a pohybující se elektricky nabitá částice v tomto prostředí generují magnetické pole.
Silné magnetické pole v dané oblasti potlačuje konvekci – tedy proudění horkého plazmatu ze spodních vrstev ke slunečnímu povrchu. Tím se v dané oblasti snižuje přísun tepla, což vede k ochlazení povrchu o až 2000 K oproti okolí, a vzniká tak viditelná temná skvrna. Výskyt slunečních skvrn je vázán na 11letý cyklus sluneční aktivity, přičemž magnetické pole Slunce se jednou za 11 let přepóluje, což vede k 22letému cyklu opakování magnetické polarity skvrn.
Detailní mechanismus:
– magnetické pole zabraňuje konvekci (stoupání horkého plazmatu),
– vzniká oblast s nižší teplotou, kterou vidíme jako tmavou skvrnu,
– skvrny bývají spojeny s komplexními magnetickými strukturami mnohonásobně většími než Země.
Sluneční skvrny mají široký rozsah rozměrů – nejmenší (tzv. póry) mohou mít průměr několik stovek kilometrů, zatímco největší viditelné skvrny dosahují až 100 000 km, tedy více než sedminásobku průměru Země. Skvrny kolem 45 000 km jsou už viditelné pouhým okem.
Teplota slunečních skvrn:
Umbra (tmavé jádro): 3700–4000 K (cca 3400–3700 °C)
Penumba (okraj): 5700–6073 K (cca 5400–5800 °C)
Pro srovnání: fotosféra má přibližně 6073 K (5800 °C).
Tmavší vzhled způsobuje právě nižší teplota a tím i nižší jas.
Největší zaznamenané skvrny dosahují obrovských rozměrů. Například v roce 2014 byla pozorována aktivní oblast NOAA 12192, největší skupina skvrn daného slunečního cyklu – její plocha přesáhla 2140 miliontin viditelného povrchu Slunce, což odpovídá přibližně 100 000 km. Takové skvrny jsou viditelné i pouhým okem.
Historické rekordy:
– roku 1947 byla pozorována jedna z největších skvrn 20. století, způsobila masivní erupce,
– občas se objevují skvrny označované jako „největší za posledních 20+ let“ nebo „největší v cyklu“.
Tyto skvrny bývají zdrojem silných erupcí a koronálních výtrysků.
Vliv na kosmické počasí:
Velké skvrny signalizují zvýšenou sluneční aktivitu.
To znamená:
– vyšší pravděpodobnost erupcí,
– silnější sluneční vítr,
– geomagnetické bouře,
– rušení satelitních systémů,
– polární záře.
Vliv na sluneční vítr a kosmické paprsky:
V období maxima bývá zesílený sluneční vítr, který ovlivňuje množství kosmického záření dopadajícího na Zemi.
Počet slunečních skvrn se v průběhu 11letého cyklu mění od minima po maximum a zpět k minimu. Na začátku cyklu je počet skvrn velmi nízký (sluneční minimum), postupně roste, dosáhne maxima zhruba v polovině cyklu a pak opět klesá k novému minimu. Tento růst je obvykle rychlejší (asi 4 roky) a pokles pomalejší (asi 7 let).
22letý cyklus a polarita
22letý cyklus vzniká z toho, že po 11 letech dojde k přepólování magnetického pole Slunce – na začátku nového 11letého cyklu mají sluneční skvrny opačnou magnetickou polaritu než v předchozím cyklu. Teprve po dalších 11 letech se polarita opět vrátí k původní, čímž se uzavírá 22letý sluneční cyklus.
Vývoj v čase
- V průběhu cyklu se skvrny objevují nejprve ve vysokých slunečních šířkách a postupně se jejich výskyt posouvá směrem k rovníku (tzv. Sporerův zákon).astro
- Během minima může být Slunce i několik dní nebo týdnů bez jakýchkoli skvrn.
- Maximální počet skvrn se může lišit v jednotlivých cyklech, ale obvykle se pohybuje mezi 95 a 130 skvrnami během maxima aktuálního cyklu.
Celkově tedy 11letý cyklus popisuje změny počtu skvrn, zatímco 22letý cyklus popisuje opakování magnetické polarity a struktury slunečního magnetického pole.
Klimatické dopady:
V dlouhodobém horizontu může množství skvrn ovlivňovat i klimatické změny na Zemi, protože změny sluneční aktivity mohou mít vliv na energetickou bilanci planety. V období s méně skvrn (sluneční minimum) může dojít k mírnému ochlazení na Zemi. Naopak v období s velkou aktivitou Slunce vysílá více energie a i to se může projevit zase v oteplení.
Sluneční aktivita může dokonce ovlivňovat i některé zdravotní obtíže, např. problémy se srdcem. Proto je dobré sledovat sluneční aktivitu, například na:
https://soho.nascom.nasa.gov/
(redakce)
foto: Miroslav Neumaier – Tvoje příběhy
