Pátrání po skrytých skvrnách

Představte si, že by se velké záplavy daly předpovědět na základě jemného zkalení daleké horské bystřiny několik dní předem, sněhová kalamita z pouhého pohledu na teploměr nebo ničivá bouře z jemných obláčků kdesi nad Německem. O tom si současní meteorologové mohou nechat snít. Je však obor počasí, jehož předpověď bychom v budoucnu mohli dostávat se značným předstihem a s vysokou přesností. Jedná se o kosmické počasí, za nímž stojí naše Slunce a jehož následky mohou být krásné, ale i ničivé. Těmi krásnými jsou výrazné polární záře, méně příjemné jsou však velkoplošné několikahodinové či několikadenní výpadky elektrického proudu a ztráty telekomunikačních družic. Tým slunečních fyziků ze Stanfordské univerzity přišel s dlouho očekávanou metodou, jak těchto předpovědí docílit.

Nebezpečí číhá pod povrchem
Sluneční skvrny jsou už přes 400 let soustavně sledovány a zaznamenávány jako nejsnáze pozorovatelné projevy sluneční aktivity. Důvodem je fakt, že se jeví jako kontrastně tmavé vůči oslnivému slunečnímu povrchu a v případě větších rozměrů se takové skvrny dají přes bezpečný filtr nebo při neoslnivém západu Slunce pozorovat i pouhýma očima. Jde o obří „ostrovy“ chladnějšího plazmatu podléhající lokálním poruchám magnetického pole naší hvězdy. Právě v jejich blízkosti dochází k nejsilnějším výbuchům, jaké Slunce může produkovat – slunečním erupcím. Při erupci se může odtrhnout oblak aktivně nabitých částic, které jsou jinak uvězněny v magnetickém poli Slunce, a při zasažení Země tímto oblakem pak dochází k výše zmíněným krásným, ale i velmi neblahým následkům.

Aktivita kolem slunečních skvrn|foto: NASA

Sluneční skvrny se ovšem nevytváří bezprostředně na pozorovatelném slunečním povrchu, ale zárodky těchto magnetických poruch se rodí již o několik desítek tisíc kilometrů níže prostřednictvím tzv. slunečního dynama. Odtud se pak magnetickým vztlakem vznášejí k povrchu podobně jako ponorky ze dna oceánu. Trvá jim to několik dní. Jako „neviditelní zabijáci“ už však v této fázi mohou být původcem silných projevů sluneční aktivity.

„Sluncetřesení“ jako detektiv
Aby vědci tyto skryté skvrny byli nově schopni odhalit, využili stále se vyvíjející fyzikální obor, tzv. helioseismologii. Protože je Slunce obří hustá a žhavá koule, v níž soustavně probíhají masové přenosy tepelně interagující hmoty, dochází v mnoha místech jeho vnitřní struktury k mechanickým kontrakcím. Některé z nich probíhají v pravidelných intervalech závislých na fyzikálních vlastnostech materiálu tvořícího Slunce. Tyto kontrakce se pozorují jako vibrace podobné zemskému zemětřesení nebo akustickým vlnám. Doba, za kterou se daná vlna projeví na slunečním povrchu, je odvislá na hustotě a tlaku materiálu pod ním. A právě podpovrchové zárodky slunečních skvrn mají vlastnosti odlišné od okolní plazmy, což vede k tomu, že v jejich přítomnosti se měřená vlna dostaví oproti předpovědi o 12 až 16 sekund dříve. Změřením těchto časových rozdílů se skryté skvrny mohou spolehlivě vypátrat.

Oblak nabitých slunečních částic putující k magnetickému poli Země|foto: NASA

Technické nároky dalších generací
Celý tento úžasný pokrok má ovšem své mouchy. Ty tentokrát nestojí na mezerách ve fyzikálních předpokladech, ale v příliš vysokých nárocích na současnou techniku. Nejlepší helioseismologická data v současnu pořizují známé sluneční observatoře SOHO a SDO obíhající Slunce spolu se Zemí v tzv. Lagrangeových bodech. Z jejich dat se vědcům podařilo detekovat skvrny nejhlouběji jen asi 60 tisíc km pod viditelným povrchem. Časově to znamená asi dvoudenní předstih před objevením skvrny ve fotosféře. Větší potíž ovšem způsobuje samotná helioseismologie, která je výpočetně velmi náročná a vyžaduje skutečně výkonné počítače. Protože počítače s tak vysokou operační pamětí ještě patrně nebyly vynalezeny, nemohou vědci vyhodnocovat helioseismologická data pravidelně a musí se omezit jen na vybrané případy. I tak je to ovšem obrovský krok vpřed, který by v budoucnu mohl nejednou varovat před ničivou sluneční bouří a s předstihem tak vyburcovat pozemské inženýry k dočasnému pohotovostnímu režimu velkých rozvodných sítí.