Την πιο λεπτομερή μέχρι σήμερα εικόνα ορισμένων από τους μηχανισμούς που δρουν στην επιφάνεια του Ήλιου απέκτησαν επιστήμονες, παρατηρώντας γιγαντιαίες δίνες υπέρθερμου πλάσματος.
Το εντυπωσιακό υλικό καταγράφηκε από το Ηλιακό Τηλεσκόπιο Daniel K. Inouye, στο νησί Μάουι της Χαβάης. Η ισχύς του τηλεσκοπίου, σε συνδυασμό με τις ιδιαίτερα ευνοϊκές ατμοσφαιρικές συνθήκες της περιοχής, επέτρεψε την παρατήρηση φαινομένων σε κλίμακα που μέχρι πρότινος παρέμενε απρόσιτη.
Οι εικόνες δεν έχουν μόνο θεαματική αξία. Προσφέρουν νέα δεδομένα για τον τρόπο με τον οποίο η κίνηση του πλάσματος επηρεάζει τα ηλιακά μαγνητικά πεδία, αποθηκεύοντας ενέργεια που μπορεί αργότερα να απελευθερωθεί απότομα και να προκαλέσει ισχυρές εκρήξεις.
Τα αποτελέσματα της σχετικής έρευνας δημοσιεύθηκαν στο επιστημονικό περιοδικό «Nature».
Οι δίνες που παραμόρφωσαν το μαγνητικό πεδίο
Στο νέο οπτικό υλικό διακρίνονται περιστρεφόμενες δομές πλάσματος, οι οποίες σχηματίζονται όταν γειτονικά στρώματα κινούνται με διαφορετικές ταχύτητες.
Η τριβή και η διαφορά στην ταχύτητα δημιουργούν κυματισμούς, οι οποίοι αναπτύσσονται σε σπειροειδείς δίνες. Καθώς το πλάσμα περιστρέφεται, συμπαρασύρει και παραμορφώνει τις γραμμές του μαγνητικού πεδίου του Ήλιου.
Η διαδικασία μπορεί να παρομοιαστεί με το στρίψιμο ενός ελατηρίου: όσο περισσότερο παραμορφώνεται το μαγνητικό πεδίο, τόσο περισσότερη ενέργεια συγκεντρώνει. Όταν η ισορροπία διαταραχθεί, αυτή η ενέργεια μπορεί να εκτονωθεί βίαια.
Τι είναι η αστάθεια Kelvin–Helmholtz
Το φαινόμενο που κατέγραψαν οι επιστήμονες είναι γνωστό ως αστάθεια Kelvin–Helmholtz. Παρατηρείται όταν δύο ρευστά —ή δύο στρώματα του ίδιου ρευστού— κινούνται παράλληλα με διαφορετική ταχύτητα.
Ανάλογες κυματοειδείς δομές εμφανίζονται στην ατμόσφαιρα της Γης, στους ωκεανούς και ακόμη και στα όρια νεφών. Στον Ήλιο, όμως, το «ρευστό» είναι ηλεκτρικά φορτισμένο πλάσμα και η κίνησή του συνδέεται άμεσα με ισχυρά μαγνητικά πεδία.
Η άμεση καταγραφή του φαινομένου σε τόσο μικρές ηλιακές κλίμακες επιτρέπει στους ερευνητές να εξετάσουν πώς η ενέργεια μετακινείται από την ορατή επιφάνεια προς τα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας.
Από τις δίνες στις ηλιακές εκλάμψεις
Η ενέργεια που αποθηκεύεται στα παραμορφωμένα μαγνητικά πεδία μπορεί να τροφοδοτήσει ηλιακές εκλάμψεις και στεμματικές εκτινάξεις μάζας.
Κατά τη διάρκεια μιας στεμματικής εκτίναξης, τεράστιες ποσότητες πλάσματος και μαγνητισμένων σωματιδίων εκτοξεύονται στο Διάστημα. Εάν κατευθυνθούν προς τη Γη, μπορούν να αλληλεπιδράσουν με το μαγνητικό πεδίο του πλανήτη και να προκαλέσουν γεωμαγνητικές καταιγίδες.
Οι συνέπειες μπορεί να γίνουν αισθητές σε τεχνολογικές υποδομές, επηρεάζοντας:
- δορυφορικές επικοινωνίες,
- συστήματα πλοήγησης και GPS,
- δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας,
- τηλεπικοινωνιακές υπηρεσίες,
- διαστημικά σκάφη και επανδρωμένες αποστολές.
Για τον λόγο αυτό, η κατανόηση της ηλιακής δραστηριότητας δεν αποτελεί αποκλειστικά αντικείμενο θεωρητικής έρευνας. Συνδέεται με την προστασία συστημάτων από τα οποία εξαρτάται μεγάλο μέρος της σύγχρονης καθημερινότητας.
Γιατί το ηλιακό στέμμα είναι τόσο θερμό
Οι παρατηρήσεις ενδέχεται να βοηθήσουν και στη διερεύνηση ενός από τα πιο επίμονα ερωτήματα της ηλιακής φυσικής: γιατί το στέμμα, δηλαδή η εξωτερική ατμόσφαιρα του Ήλιου, είναι πολύ θερμότερο από την ορατή επιφάνειά του.
Οι δίνες πλάσματος φαίνεται ότι συμμετέχουν στη μεταφορά ενέργειας προς τα ανώτερα στρώματα. Η ακριβέστερη αποτύπωση αυτής της διαδρομής μπορεί να εξηγήσει πώς θερμαίνεται το στέμμα και κάτω από ποιες συνθήκες προκαλούνται τα εκρηκτικά φαινόμενα.
Στόχος η έγκαιρη προειδοποίηση
Οι ερευνητές εκτιμούν ότι τα νέα στοιχεία θα συμβάλουν στη βελτίωση των μοντέλων πρόγνωσης του διαστημικού καιρού.
Η φιλοδοξία είναι να εντοπίζονται εγκαίρως οι μεταβολές που προηγούνται μιας μεγάλης ηλιακής έκρηξης, ώστε να λαμβάνονται μέτρα προστασίας για δορυφόρους, ενεργειακές υποδομές και διαστημικές αποστολές.
Ο Ήλιος, ως το κοντινότερο άστρο στη Γη, παραμένει το σημαντικότερο φυσικό εργαστήριο για τη μελέτη του πλάσματος και των μαγνητικών πεδίων. Με κάθε βελτίωση στην ανάλυση των τηλεσκοπίων, οι επιστήμονες βλέπουν πλέον διαδικασίες που έως πρόσφατα μπορούσαν μόνο να προσομοιώσουν — και το άστρο αποδεικνύεται πολύ πιο δυναμικό απ’ όσο φαίνεται από τη Γη.
