Eduscience

Eduscience

Fot. 1. Wielka grupa plam słonecznych, oraz
kilka mniejszych plam, widoczne 9 lipca 2012 r. (Źródło: http://www.spaceweather.com/)

Plamy słoneczne były pierwszymi obiektami, które zauważono na powierzchni Słońca już niedługo po wynalezieniu teleskopu. Było to w 1611 roku, chociaż jak się później okazało, wzmianki o plamach na Słońcu odnaleziono w starożytnych kronikach chińskich.

Zdarza się bowiem, że wyjątkowo duże plamy mogą być widoczne gołym okiem w sytuacji, gdy światło słoneczne jest znacznie osłabione, na przykład przez zamglenie lub zapylenie, najczęściej przy zachodzie lub wschodzie Słońca. Na załączonych fotografiach widoczna jest olbrzymia grupa plam słonecznych, która pojawiła się w pierwszej połowie lipca 2012 roku. Fot. 1 wykonana została za pomocą profesjonalnego teleskopu, natomiast fot. 2 to obraz tarczy słonecznej rzutowany na ekran z małego teleskopu amatorskiego. Rzutowanie obrazu na ekran to najbezpieczniejsza metoda obserwacji Słońca. Spoglądanie na Słońce przez jakikolwiek instrument optyczny, nawet zaopatrzony w ciemne filtry, grozi uszkodzeniem wzroku. Rzutowany na biały ekran obraz Słońca jest bardzo wyraźny, jest jedynie odwrócony stronami (obraz zwierciadlany).

Co to są plamy słoneczne? Najkrócej mówiąc są to obszary o temperaturze znacznie niższej niż otaczające ją rejony. Temperatura powierzchni Słońca wynosi około 6000 stopni Celsjusza, natomiast w centrum plamy słonecznej jest to „zaledwie” 4200 stopni. Przy takiej temperaturze materia słoneczna także świeci, ale wysyła kilkakrotnie mniej energii niż obszary otaczające, wobec czego przez kontrast widzimy ją jako ciemny obszar.

Dlaczego na rozgrzanej powierzchni Słońca mogą powstawać znacznie chłodniejsze obszary? Należy zdać sobie sprawę z czego zbudowane jest Słońce. W tak wysokich temperaturach wszystkie substancje na Słońcu są nie tylko w stanie gazowym, ale w dodatku są silnie zjonizowane – jest to tak zwana plazma.

Energia płynąca z centrum Słońca, gdzie znajduje się źródło energii – reakcje termojądrowe – powoduje, że w podpowierzchniowych warstwach występuje silna konwekcja. Powierzchnia Słońca wygląda po prostu jak gotująca się zupa. Ogromne strumienie gorącej plazmy podnoszą się z wnętrza naszej gwiazdy dziennej, po wyświeceniu energii na powierzchni ochładzają się i opadają w głąb. Poruszająca się plazma to prąd elektryczny, który wywołuje pola magnetyczne. Wobec tego na powierzchni Słońca w otaczającej je przestrzeni oraz do znacznej głębokości występują pola magnetyczne, które z kolei mogą wpływać na ruchy gorącej plazmy słonecznej. Nie wnikając w szczegóły, okazuje się, że w rejonie plam słonecznych występują bardzo silne pola magnetyczne, które hamują konwekcję, i w ten sposób ograniczają dopływ energii z głębi Słońca, co skutkuje spadkiem temperatury tego obszaru.

Plamy słoneczne mają rozmiary od kilku tysięcy do kilkudziesięciu tysięcy kilometrów, tak więc mogą być znacznie większe od Ziemi. Często występują grupami, które mogą rozciągać się na długość przeszło 200 000 km. Plamy słoneczne w pewnych latach występują szczególnie licznie, zaś w innych brak ich niemal całkowicie. Tę regularność zauważył już w pierwszej połowie XIX wieku Heinrich Schwabe, aptekarz z Dessau (Niemcy), który opublikował swoje spostrzeżenia w 1844 r. Obecnie wiemy, że nie tylko plamy na Słońcu, ale i inne zjawiska, jak rozbłyski i protuberancje słoneczne, wyrzuty materii, wykazują cykliczność 11-letnią. Cały ten zespół zjawisk na powierzchni i w atmosferze Słońca nazywamy aktywnością słoneczną, a plamy są najłatwiej dostrzegalnym przejawem tej aktywności. Przed kilku laty (2007-2009) aktywność słoneczna była bardzo niska, natomiast obecnie (2013 r.) aktywność ta jest w okresie maksimum.

 

Tekst: Jerzy Speil

Instytut Geofizyki PAN

Galeria zdjęć