Raketa poodhalila záhadu sluneční koróny

29.01. 10:00 | Autor: Radek John

Zatmění slunce v Jokohamě 21. května 2012.

Fyzikům už dlouho vrtá hlavou, proč je plynná atmosféra Slunce žhavější než jeho povrch. Zdánlivě to odporuje známým přírodním zákonům. Problém osvětlil speciální teleskop, který vynesla nad hranici atmosféry raketa. Výsledky analýzy získaných dat vyšly nyní v časopise Nature.

Pokud jste někdy měli příležitost pozorovat zatmění Slunce, určitě si vybavíte obraz černého kruhu obklopeného zářícím bílým chmýřím. Vypadá jako chmýří pampelišky. Je to sluneční koróna, oblast žhavého plazmatu, vyvrhovaná hvězdou. Sahá milióny kilometrů daleko od povrchu Slunce a plynule přechází ve sluneční vítr, neustálý proud částic směřující ven ze sluneční soustavy. Povrch slunce má 5778 stupňů Kelvina (zhruba 5504 stupňů Celsia). Koróna je ale žhavější. Většinou má mezi jedním až třemi milióny stupňů. Některé její oblasti dokonce občas dosahují i teplot okolo deseti miliónů stupňů Kelvina.

Je to divné. Asi jako kdyby byl vzduch kolem rozsvícené žárovky teplejší než žárovka sama. Proč je koróna žhavější než povrch hvězdy nikdo neví. Za její vysokou teplotou ale pravděpodobně musí stát jiné procesy než tepelné. Pokud by to tak nebylo, museli by se fyzikové vzdát druhého termodynamického zákona, který právě něco takového zakazuje.

První termodynamický zákon je zákon zachování energie. Ta podle něj nevzniká nebo nezaniká. Může se jen měnit z jedné formy na druhou. Druhý termodynamický zákon určuje, jakým směrem mohou energetické děje probíhat. Když vedle sebe postavíte dva hrnky s čajem, jeden horký a druhý studený, nemůže se horký hrnek od studeného ještě o trochu víc ohřát a studený o něco víc ochladit. S rozsvícenou žárovkou to funguje. Sluneční koróna se zákonu ale zdánlivě vymyká. Vědci se už dlouho snaží vymyslet, čím by to mohlo být.

Lepší výhled

Teleskop High Resolution Coronal Imager (Hi-C) vynesla mimo atmosféru raketa, vypuštěná z kosmodromu White Sands v červenci loňského roku. Pořídil 165 obrázků. Hlavní důvod, proč bylo potřeba ho montovat na raketu, byla nutnost snímat Slunce ve vlnové délce 19.3 nanometru. Vlny fialového světla, nejkratší barvy, kterou ještě vidíme, mají asi 380 nanometrů. To je zhruba dvacetkrát delší než obrázky z Hi-C. Takové světlo kvůli atmosféře na povrch Země nedoletí. Když v něm chcete fotit, musíte atmosféru opustit.

Sluneční koróna vyfotografovaná teleskopem NASA High Resolution Coronal Imager.

Podle práce v Nature, jejímž prvním autorem je Jonathan W. Cirtain z Marshallova centra kosmických letů v alabamském Huntsville, se koróna ohřívá minimálně dvěma způsoby. Když je Slunce klidné, mohly by na něj stačit takzvané Alfvénovy vlny. Je to zvláštní druh vln, které se šíří v plazmatu. Plazma je směs dvou plynů, atomů bez odtržených elektronů a elektronů samotných. Naprostá většina hmoty ve vesmíru je plazma, včetně hmoty v hvězdách.

Magnetické ohřívadlo

V Alfvénově vlnění se navzájem přelévá kinetická energie částic plazmatu a energie jeho magnetického pole. Mohlo by stačit k zahřátí koróny na jeden a půl miliónu stupňů. Na jeho existenci v koróně a příspěvku k jejímu zahříváni se sluneční vědci vesměs shodnou. K zahřátí na dva až čtyři milióny stupňů je ale potřeba další mechanizmus.

Podle předpovědí teoretiků by magnetické pole hvězdy mělo v koróně vytvářet elektrické proudy. Ty se každou chvíli hroutí a jejich energie se uvolňuje jako teplo. Ultrafialové fotografie z Hi-C jejich existenci potvrzují. Neznamená to ale, že by byla záhada koronárního zařízení vyřešena.

K tomu bude potřeba ještě spousta dalších výzkumů. Nejdůležitější je chystaná sonda Solar Probe+, která by se měla přiblížit ke Slunci až na vražednou vzdálenost pouhých šesti miliónů kilometrů, což je jen osm a půl slunečního poloměru. Její start je zatím plánován na rok 2018.

Foto: ČTK , NASA

Autor: Radek John