Erősödik a Nap aktivitása

Központi csillagunk életében átlagosan 11 éves ciklusok figyelhetők meg. A ciklusok során akadnak periódusok, amelyekben mind a mágneses aktivitás, mind pedig a napfoltok és flerek száma megemelkedik, míg minimumok során ezek jóval csekélyebb mértékben jelentkeznek. A Nap fokozott aktivitása során pedig hatásai a Föld közelében telepített navigációs és kommunikációs rendszerek működésében is zavart okozhatnak. A ciklusok hossza azonban jelentősen eltérhet, így például a nemrégiben lezárult 23-as ciklus is jóval tovább húzódott, mint az átlag.

Mausumi Dikpati, Peter Gilman és Giuliana de Toma (High Altitude Observatory), valamint Roger Ulrich (University of California) eredményei szerint az elhúzódásért a Nap belsejében található áramlási rendszer megváltozása volt felelős. Ahogyan Földünk esetében az óceánokban is óriási léptékű áramlatok találhatók, amelyek vizet és ezzel együtt hőt szállítanak a bolygó egyes részei között, hasonló "szállítószalag" működik központi csillagunkban is. Ebben forró plazmaanyag áramlik a felszínhez közel az egyenlítő irányából a pólusok felé, majd lesüllyed, és visszatér csillagunk egyenlítőjének közelében, miközben mozgása során mágneses fluxust is hordoz magával.

A széles körben elfogadott dinamó-modell felhasználásával a 23-as ciklus elhúzódásának magyarázata lehet a szokatlanul megnyúlt és hosszú "szállítószalag". Az elemzés szerint a 23-as napciklusban a pólusok felé irányuló áramlások egészen a pólus közeléig hatoltak, míg az előző ciklusok során az áramlatok már körülbelül a 60. szélességi fok környékén visszafordultak. Mindemellett a 23. ciklusban megfigyelt áramlat az előző ciklusokban tapasztaltnál jóval lassabb is volt. A kutatók eredményei szerint Napunk életében a rövidebb "szállítószalagokkal" jellemezhető ciklusok jóval gyakoribbak központi csillagunk életében.

A modellszámítások során a Nap külső harmadában, az úgynevezett konvektív zónában található mágneses terek kifejlődését is szimulálták. A hasonló, a Nap belsejében zajló fizikai folyamatok pontosabb megértésére alapuló modellek segítségével a jövő napciklusai jóval pontosabban jelezhetők majd előre a múltbéli ciklusok jellemzői alapján, mint egyszerűen a ciklusokra vonatkozó statiszikiai adatok segítségével. A modell alkalmazásával egyébként a kutatók már 2004-ben kijeletették, hogy a 23. ciklus a szokásásnál hosszabbra húzódik majd el.

Mivel a modell szerint a napciklus hosszát elsősorban a Napban a hosszúsági körök mentén zajló áramlások erőssége határozza meg, így ezen áramlások gondos nyomon követése és a mérési pontosság növelése elsődleges fontosságú a napciklusokra vonatkozó pontosabb előrejelzések készítéséhez.

Más alapokon, szabad szemmel észlelhetetlen, de megfelelő műszerekkel a Föld légkörében kimutatható hatások alapján más szakembereknek sikerült az új ciklus aktivizálódására utaló jeleket is találni. Lényegében arról van szó, hogy a legutóbbi, viszonylag magas szélességi körökről megfigyelt sarkifényekkel párhuzamosan, alacsony szélességeken is jelentkező, de emberi szemmel észrevehetetlenül halványabb jelenségek is mutatkoztak.

A sarkifényeket a Napból kiáramló, elektromosan töltött részecskék, azaz a napszél okozza, melynek részecskéi Földünk mágneses mezejével kölcsönhatva légkörünk egyes molekuláit fénykibocsátásra gerjesztik. A 11 éves ciklussal párhuzamosan az ilyen jelenségek viszonlag ritkán és csekély intenzitással jelentkeznek minimum idején (például 1996-97-ben), ugyanakkor nagyobb számban és erőteljesebben maximumok idején (pl. 2001-2002). Miután az eredetileg 2009-ben elkezdődő ciklus az előző periódust lezáró minimum elhúzódásával jelentősen késett, 2010-ben immár végre biztató jelek bukkannak fel az új ciklus megjelenésére és erősödésére vonatkozóan.

A Boston University kutatói a megfigyelésekhez az új-zélandi Lake Tekapo-ban, a Mt. John Csillagvizsgálóban felállított teljeségbolt-kamerát használtak fel. A műszer lényegében egy olyan nagylátószögű halszemoptika, amely a teljes égboltot átlátja, a rajzolt képet pedig egy rendkívül érzékeny CCD kamera rögzíti.

A szabad szemmel is megfigyelhető, derengő gázfüggönyöket aurora borealisnak nevezzük az északi féltekén és aurora australisnak a délin. Az új-zélandi képeken azonban megfigyelhető, hogy a igen gyenge sugárzás érkezett az égbolt sarkoktól jóval távolabbi területeiről is, amelyek igen nagy magasságból, mintegy 200-400 km magasban levő rétegekből érkeztek. Az itt található gázanyagot a még felsőbb tartományokból érkező energia gerjeszti sugárzásra, amely a Föld mágneses erővonalai mentén halad a felszín irányába. A messze délen megfigyelhető fényesebb struktúra nem egy megszokott, keskeny és dinamikusan változó auróra-függöny, hanem egy, a térben jóval diffúzabb sugárzási forrás. Ezeket folyamatosan áramló elektronok okozzák, amelyek a légkör oxigénatomjaival ütközve, azokat sugárzásra gerjesztik, méghozzá általában a vörös fény tartományában. Ettől elkülönülve még egy halványabb ív is megfigyelhető, amely keletről nyugatra húzódik Új-Zélandtól kissé délre.

A hasonló struktúrákat a SAR beszűszóval (Stable Auroral Red, kb. Állandó Sarkifény-Vörös) jelölik, és fontos területet jelentenek az űrfizikával foglalkozó szakemberek számára. A SAR-ívek lényegében azokat a helyeket jelölik ki, ahol a Van Allen-féle sugárzási övekből az elektromosan töltött és a Föld mágneses tere által csapdába ejtett részecskék által hordozott energia következtében az ionoszféra hőmérséklete megemelkedik. A SAR-ívek kis kiterjedése arra mutat, hogy az energiabevitel szélességi irányban viszonylag kis területről történik (kb. 100km), de erre merőleges irányban a forrás igen kiterjedt lehet, akár a teljes bolygót körülölelheti.

A felvételek érdekessége, hogy első alkalommal sikerült a déli félteke felett nem kifejezetten SAR-ívek észlelésére készített műszerrel megörökíteni a jelenséget. A kutatók bizonyosak benne, hogy hasonló SAR-ív jelent meg az északi félteke felett is, de sajnálatos módon a kérdéses éjszakán a bostoni obszervatórium környezetében borult idő uralkodott. A kutatások természetesen tovább folynak annak reményében, hogy hasonló íveket sikerül majd megfigyelni mindkét félteke felett, és idővel ezen jelenségek globális eloszlása is tanulmányozhatóvá válik. A megfigyelhető mintázatok, illetve a bennük az északi és déli féltekén mutatkozó esetleges különbséges kutatása pedig elsődleges fontosságú a Nap által gerjesztett, a felsőlégkörben megfigyelhető viharok tanulmányozásához.