Konvektivní buňky po třiceti letech! Člověk by řekl, že věci velké jako Jupiter se těžko schovávají, zvláště, když se nacházejí na povrchu našeho Slunce. A přece.
Prakticky třicet let se vědci snažili najít gigantické konvektivní celly, v českém překladu snad buňky
, které by mohly vysvětlit, jak Slunce rotuje, jak se po povrchu pohybují
sluneční skvrny nebo jak dochází k ovlivňování kosmického počasí. Tento objev
lze srovnávat například s tlakovými nížemi a výšemi na naší Zemi. Proč to
ale trvalo tak dlouho? Důvod je jednoduchý. Gigantické celly se mění tak pomalu a projevují
tak malou aktivitu, že je bylo možné objevit až za pomoci nejmodernější pozorovací
techniky (především díky družici SoHO) a nejrychlejších počítačů. Pohyby sluneční atmosféry se měří pomocí
modrého nebo červeného Dopplerova posuvu. V praxi to vypadá tak, že se vybere
nějaká spektrální čára a ta se proměřuje -- když je trošku posunuta, tedy
když se odlišuje změřená vlnová délka od vlnové délky stanovené laboratorně,
dá se na základě vzorečků Dopplerova jevu vypočítat, jakou rychlostí se k
nám zdroj světla přibližuje, nebo naopak vzdaluje. Obecně platí, že pokud
se zdroj vzdaluje, tak se vlnová délka prodlužuje a světlo tudíž "červená"
(mluvíme o červeném posuvu), pokud se naopak přibližuje, vlnová délka se
zkracuje a světlo "modrá" (tzn. modrý posuv). V globálnějším měřítku je červený
posuv jednou z možností, jak změřit stáří vesmíru. Pokud se podíváme na Slunce, uvidíme oba
nápadné posuvy. Zatímco východní část Slunce se k nám vlivem rotace přibližuje,
jeví tedy modrý posuv, polokoule západní se vzdaluje a jeví tedy posuv červený.
Vlastní rotace Slunce je tudíž největším zdrojem Dopplerova jevu. V šedesátých letech se podařilo Bobu Leighonovi,
Georgi Simonovi a Bobu Noyesovi z Kalifornského institutu technologií odstranit
rotaci Slunce z dopplerovských pozorování a objevit jemnější rychlostní strukturu,
konvektivní celly, které se nazývají supergranule. Již v roce 1968 George
Simon a Nigel Weiss předpověděli, že supergranule by se mohly slučovat do
ještě větších konvektivních celků -- buněk. Ale jak vlastně supergranule vznikají?
V každé supergranuli lze rozlišit jakési její zmenšeniny, granule. Ale jděme
na to od lesa. Slunce vlastně nemá žádný pevný povrch, je to jen koule žhavých
plynů. Teploty uvnitř jsou obrovské, řádově desítky milionů stupňů, zatímco
na viditelném povrchu teplota činí "jen" asi šest tisíc stupňů Celsia.
Je jasné, že se teplo zevnitř musí nějak dostávat na
povrch. Kupodivu se zdánlivě nejsnazší cesta, a to zářením, Slunci vůbec
nevyplácí. Foton z oblasti vzniku směrem k povrchu proniká miliony let, protože
se na své cestě velmi hustým prostředím neustále sráží s částicemi látky,
ztrácí původní energii a rozpadá se na úplně jiné fotony. Uplatňuje se zde
jiný jev, a to konvekce, kterou si lze nejsnáze představit jako var -- teplá
látka v určitých oblastech (vzestupných proudech) stoupá nahoru, "probublá"
na povrch, ochladí se a zase jinou trasou (sestupným proudem) klesá. Podobné
konvektivní proudění lze nalézt i v zemské atmosféře a hojně a zcela přirozeně
je využíváno při bezmotorovém létání člověkem a samozřejmě ptáky. A právě "bubliny na povrchu Slunce" vytvářejí
granulaci, kterou lze pozorovat i pouhým okem; granulaci můžeme přirovnat
k jakési pěně na povrchu Slunce. Některé granule se z hlubin Slunce vynořují
současně, jiné pak mají opačnou fázi -- současně se vynořující granule vytvářejí
superpozicí větší celky. Tak vzniká supergranulace, kterou již pouhým okem
pozorovat nemůžeme, ale která se projeví až po počítačovém zpracování dopplerovských
snímků. Podobě supergranule superpodují do gigantických buněk (cell), které
se projeví opět až při počítačovém zpracování, nicméně podle prognóz mohou
zásadním způsobem ovlivnit náš pohled na Slunce.. Jaký to má ale v praxi význam, jak to může
ovlivnit život člověka na Zemi? Předně, granulace jako taková je jev velmi
rychle proměnlivý v čase, granule jsou schopny přežít řádově minuty až desítky
minut; jejich rozměry se pohybují maximálně kolem hodnoty tisíc kilometrů.
Supergranulární síť je na tom již podstatně lépe, supergranule žijí i dva
dny a mají rozměry řádově 30 tisíc kilometrů. Objevené gigantické konvektivní
celly podle dosavadních výzkumů jsou schopny přežívat i více než deset dní
a jejich rozměry lze srovnávat s planetou Jupiter -- řádově ve stovkách tisíc
kilometrů. To je výtečná referenční síť, která umožní astronomům sledovat
pohyby struktur po slunečním povrchu. A to je přesně to, co sluneční fyzikové
již delší dobu potřebují. Při výzkumu aktivních oblastní, v nichž se typicky
vyskytují sluneční skvrny, je zapotřebí se dozvědět, jak hluboko tyto oblasti
"koření". A to se jistě zjistí právě při sledování chování slunečních skvrn
vůči referenční síti gigantických cel. A až velmi dobře poznáme jevy v aktivních
oblastech a budeme je umět předpovídat, dovedeme také předpovídat například
geomagnetické bouře, tolik nebezpečné pro veškeré elektrické přístroje, ale
i pro kosmonauty na oběžné dráze kolem Země. A to už pro život člověka něco
jistě znamená.
|