Τι είναι οι ηλιακές κηλίδες;

 

Στην επιφάνεια του Ήλιου, η θερμοκρασία ανέρχεται στους 5.800 βαθμούς περίπου. Οι ηλιακές κηλίδες είναι κάποιες περιοχές με θερμοκρασία σχετικά χαμηλότερη. Γι’ αυτό και φαίνονται πιο σκοτεινές.

Όσο ανεβαίνουμε προς την επιφάνεια του Ήλιου, η ενέργεια που απελευθερώνεται στο εσωτερικό του παύει να διαδίδεται μέσω της ακτινοβολίας ή της διάχυσης και αρχίζει να θυμίζει καζάνι που βράζει. Στο τελευταίο 20% της ακτίνας του, η ενέργεια αυτή αναδύεται προς την επιφάνεια με τη βοήθεια αέριων φυσαλίδων, που, αφού «απελευθερώσουν» τη θερμότητά τους, ξαναβυθίζονται στη συνέχεια ψυχρότερες. Οι ηλιακές κηλίδες δεν είναι παρά περιοχές οι οποίες, για μικρό χρονικό διάστημα, εμπεριέχουν ένα μαγνητικό πεδίο τόσο ισχυρό, που παρεμποδίζει τις αέριες φυσαλίδες να αναδυθούν μεταφέροντας θερμότητα στην επιφάνεια.

Σε αυτές τις περιοχές, που συνήθως εμφανίζονται ανά ζεύγη ή ομάδες διαφορετικής πολικότητας, οι δυναμικές γραμμές του ισχυρότατου μαγνητικού πεδίου που εμπεριέχουν «διαπερνούν» την επιφάνεια του Ήλιου. Επειδή, όμως, ο Ήλιος δεν περιστρέφεται σαν ένα συμπαγές σώμα (στον ισημερινό του ο χρόνος περιστροφής είναι 25 μερόνυχτα, ενώ στους πόλους 35), οι δυναμικές γραμμές σε αυτές τις περιοχές αρχίζουν να «τυλίγονται» γύρω από τον εαυτό τους. Καθώς η μαγνητική ενέργεια συνεχίζει να συσσωρεύεται, μπορεί ξαφνικά να απελευθερωθεί βίαια, σχηματίζοντας γιγάντιες ηλιακές εκλάμψεις.

Η έντονη ηλιακή δραστηριότητα αυξάνεται και μειώνεται ακολουθώντας τον 11ετή Ηλιακό κύκλο, που επηρεάζει, απ’ ό,τι φαίνεται, τον καιρό και το κλίμα του πλανήτη μας. Ο μηχανισμός σχηματισμού ηλιακών κηλίδων και εκλάμψεων αλλά και η αλληλεπίδραση Ήλιου και Γης δεν  έχουν ακόμη κατανοηθεί πλήρως.

Η Θεωρία πίσω από τις Ηλιακές Κηλίδες.

Η γενικά αποδεκτή θεωρία - που προτάθηκε από τον H. Babcock το 1961 - υποδηλώνει ότι προκαλούνται από αλλαγές στο μαγνητικό πεδίο του Ήλιου. Επειδή η περίοδος περιστροφής του Ήλιου είναι ταχύτερη στον ισημερινό παρά προς τους πόλους, δημιουργείται μια «διαφορική περιστροφή». Αυτό προκαλεί το μαγνητικό πεδίο να «τραυματίζεται» όλο και περισσότερο καθώς ο Ήλιος περιστρέφεται, τεντώνοντας το μαγνητικό πεδίο μεταξύ των πόλων και του ισημερινού. Αυτό το τέντωμα προκαλεί τη δημιουργία σωλήνων ή τούνελ στο μαγνητικό πεδίο. Οι βρόχοι ανεβαίνουν και σπάνε την επιφάνεια, αποτρέποντας τη μεταφορά των υπερθερμασμένων αερίων από κάτω. Αποτέλεσμα αυτού είναι η δημιουργία περιοχών χαμηλότερης θερμοκρασίας, οι οποίες είναι ορατές ως σκούρες κηλίδες

11αετης κύκλος.

Ο αριθμός των ηλιακών κηλίδων ακολουθεί μια κυκλική περίοδο περίπου 11 ετών, κάτι που σημειώθηκε για πρώτη φορά από τον Heinrich Schwabe το 1843. Υπάρχουν δύο τρόποι για να σχεδιάσετε αυτόν τον κύκλο. Το ένα είναι να μετρήσουμε απλώς τον αριθμό των σημείων και σχεδιάζοντας τους αριθμούς σε μια χρονική κλίμακα μπορεί να προσδιοριστεί μια περιοδικότητα. Ένα άλλο είναι μέσω του λεγόμενου «Διαγράμματος πεταλούδας». Στην αρχή ενός νέου κύκλου ηλιακών κηλίδων, οι ηλιακές κηλίδες εμφανίζονται κυρίως κοντά στον βόρειο και νότιο πόλο του Ήλιου. Καθώς ο κύκλος των ηλιακών κηλίδων εξελίσσεται, περισσότερες ηλιακές κηλίδες εμφανίζονται πιο κοντά στον ισημερινό του Ήλιου.

Καιρός στην Γη.

Οι επιστήμονες δεν έχουν βρει καμία μετρήσιμη σχέση μεταξύ του αριθμού των ηλιακών κηλίδων στον Ήλιο ή οποιουδήποτε άλλου μέτρου του ηλιακού κύκλου και της καθημερινής διακύμανσης του καιρού στη Γη.

Εμφάνιση

Η εμφάνιση μιας ηλιακής κηλίδας: μαγνητικές γραμμές διαπερνούν την επιφάνεια του Ήλιου.

Οι κηλίδες προκύπτουν ως αποτέλεσμα διαταραχών σε επιμέρους τμήματα του μαγνητικού πεδίου του Ήλιου. Στην αρχή αυτής της διαδικασίας, μια δέσμη μαγνητικών γραμμών "σπάει" μέσω της φωτόσφαιρας στην περιοχή της κορώνας και επιβραδύνει την κίνηση μεταφοράς του πλάσματος στα κοκκώδη κύτταρα, εμποδίζοντας τη μεταφορά ενέργειας από τις εσωτερικές προς τις εξωτερικές περιοχές σε αυτές. μέρη.

Η διάρκεια ζωής των κηλίδων φτάνει αρκετούς μήνες, δηλαδή, μεμονωμένες κηλίδες μπορούν να παρατηρηθούν κατά τη διάρκεια πολλών περιστροφών του Ήλιου γύρω από τον εαυτό του. Ήταν αυτό το γεγονός (η κίνηση των παρατηρούμενων σημείων κατά μήκος του ηλιακού δίσκου) που χρησίμευσε ως βάση για την απόδειξη της περιστροφής του Ήλιου και κατέστησε δυνατή την πραγματοποίηση των πρώτων μετρήσεων της περιόδου της περιστροφής του Ήλιου γύρω από τον άξονά του.

Οι κηλίδες σχηματίζονται συνήθως σε ομάδες, αλλά μερικές φορές υπάρχει ένα μόνο σημείο που ζει μόνο λίγες μέρες, ή δύο σημεία, με μαγνητικές γραμμές που κατευθύνονται από το ένα στο άλλο.

Ιδιότητες.

Οι ηλιακές κηλίδες είναι περιοχές με τη μεγαλύτερη δραστηριότητα στον Ήλιο. Εάν υπάρχουν πολλά σημεία, τότε υπάρχει μεγάλη πιθανότητα οι μαγνητικές γραμμές να επανασυνδεθούν - οι γραμμές που περνούν μέσα σε μια ομάδα κηλίδων ανασυνδυάζονται με γραμμές από μια άλλη ομάδα σημείων που έχουν αντίθετη πολικότητα. Το ορατό αποτέλεσμα αυτής της διαδικασίας είναι μια ηλιακή έκλαμψη. Μια έκρηξη ακτινοβολίας, που φτάνει στη Γη, προκαλεί έντονες διαταραχές στο μαγνητικό της πεδίο, διακόπτει τη λειτουργία των δορυφόρων και επηρεάζει ακόμη και αντικείμενα που βρίσκονται στον πλανήτη. Λόγω των διαταραχών στο μαγνητικό πεδίο, η πιθανότητα εμφάνισης σέλας σε χαμηλά γεωγραφικά πλάτη αυξάνεται. Η ιονόσφαιρα της Γης υπόκειται επίσης σε διακυμάνσεις στην ηλιακή δραστηριότητα, η οποία εκδηλώνεται με μια αλλαγή στη διάδοση βραχέων ραδιοκυμάτων.

Κυκλικότητα

Ο ηλιακός κύκλος σχετίζεται με τη συχνότητα των ηλιακών κηλίδων, τη δραστηριότητα και τη διάρκεια ζωής τους. Ένας κύκλος καλύπτει περίπου 11 χρόνια. Σε περιόδους ελάχιστης δραστηριότητας ηλιακών κηλίδων, υπάρχουν πολύ λίγες ή καθόλου ηλιακές κηλίδες, ενώ σε περιόδους μέγιστης μπορεί να υπάρχουν αρκετές εκατοντάδες από αυτές. Στο τέλος κάθε κύκλου, η πολικότητα του ηλιακού μαγνητικού πεδίου αντιστρέφεται, επομένως είναι πιο σωστό να μιλάμε για ηλιακό κύκλο 22 ετών.

Διάρκεια Κύκλου

Τα 11 χρόνια είναι ένα κατά προσέγγιση χρονικό διάστημα. Η διάρκεια του κύκλου δεν είναι σταθερή. Ο Ελβετός αστρονόμος Μαξ Βαλντμάιερ υποστήριξε ότι η μετάβαση από την ελάχιστη στη μέγιστη ηλιακή δραστηριότητα γίνεται πιο γρήγορα, όσο μεγαλύτερος είναι ο μέγιστος αριθμός ηλιακών κηλίδων που καταγράφονται σε αυτόν τον κύκλο.

Παραδοσιακά, τα τηλεσκόπια χρησιμοποιούνταν για την καταγραφή ηλιακών κηλίδων και καταγράφονται δεδομένα από το 1755 που είναι διαθέσιμα. Με την πρόοδο της τεχνολογίας τις τελευταίες δεκαετίες, οι δορυφόροι χρησιμοποιούνται επίσης για την πραγματοποίηση παρατηρήσεων ηλιακών κηλίδων σε πραγματικό χρόνο. Σε αυτή τη βάση, οι επιστήμονες ανακοίνωσαν την ολοκλήρωση του ηλιακού κύκλου 24, ο οποίος διήρκεσε μεταξύ Δεκεμβρίου 2008 και Δεκεμβρίου 2019. Με τις δραστηριότητες του Ήλιου να έχουν φτάσει στα χαμηλότερα ελάχιστα μεταξύ των δύο κύκλων, ο νέος ηλιακός κύκλος 25 έχει ξεκινήσει.