Slnko sa správa cyklicky. Približne každých jedenásť rokov sa mení jeho aktivita, na povrchu pribúdajú a miznú slnečné škvrny, dochádza k erupciám a výronom koronálnej hmoty a Zem to občas pocíti výpadkami satelitov či poruchami elektrických sietí.

Fyzici už desaťročia vedia, že základnou príčinou týchto zmien je magnetizmus, no kľúčové procesy prebiehajú hlboko vnútri hviezdy, v oblastiach, kam sa žiadny prístroj nedokáže pozrieť priamo. Vnútro Slnka tak bolo doteraz skôr predmetom modelov a odhadov než pozorovaní, píše Interesting Engineering.

Nová štúdia však tento stav zásadne mení. Výskumníkom sa po prvý raz podarilo zrekonštruovať trojrozmernú časovo sa meniacu mapu magnetického poľa vo vnútri Slnka, a to na základe dlhodobých satelitných meraní. Inými slovami, magnetizmus, ktorý riadi slnečný cyklus, už nie je len teoretickým konštruktom, ale niečím, čo možno nepriamo sledovať v čase a priestore.

Desaťročia dát

Magnetické pole Slnka vzniká v dôsledku pohybu horúcej elektricky vodivej plazmy. Tento proces, známy ako slnečné dynamo, je poháňaný kombináciou rotácie hviezdy a konvekcie v jej vnútri. Kľúčovú úlohu zohráva prechodová vrstva medzi radiačnou a konvektívnou zónou, takzvaná tachoklina, kde sa prudko mení rýchlosť rotácie.

Práve tam sa magnetické pole zosilňuje a pretvára z globálneho poloidálneho tvaru na toroidálne štruktúry, z ktorých neskôr vznikajú slnečné škvrny. Problém je v tom, že magnetické pole v týchto hĺbkach nemožno merať priamo. Helioseizmológia dokáže z oscilácií povrchu odhaliť hustotu či prúdenie plazmy, no magnetizmus zostával mimo jej dosahu.

Autori novej práce zvolili iný prístup. Namiesto čisto teoretického modelu vychádzali z reálnych dát. Zhromaždili denné mapy magnetického poľa na povrchu Slnka zo solárnych družíc za takmer tridsať rokov, od roku 1996 až po rok 2025. Tieto magnetogramy presne ukazujú, kde a ako sa magnetické pole na fotosfére objavuje, zosilňuje a zaniká v priebehu slnečného cyklu.

Tieto pozorovania následne vstúpili do komplexného trojrozmerného počítačového modelu, ktorý simuluje vnútorné magnetické procesy Slnka. Model sa pri každom novom vstupe automaticky prispôsoboval tak, aby zostal fyzikálne konzistentný. Vďaka tomu bolo možné postupovať akoby opačným smerom, od povrchu do hĺbky, a hľadať také magnetické štruktúry a prúdenia plazmy vo vnútri hviezdy, ktoré najlepšie vysvetľujú pozorované správanie na povrchu.

Potvrdili dôležité odhady

Spoľahlivosť metódy vedci overovali rekonštrukciou minulých slnečných cyklov. Model dokázal verne reprodukovať viacero cyklov zo satelitnej éry vrátane typického presunu slnečných škvŕn od vyšších heliografických šírok smerom k rovníku.

Tento takzvaný motýľový diagram je jedným z hlavných dôkazov fungovania slnečného dynama. Zhodu bolo vidieť aj vo vývoji polárnych magnetických polí a v správaní globálneho dipólového momentu, ktorý rozhoduje o sile nasledujúceho cyklu.

ESA slnko

Najpresvedčivejším testom bola však predpoveď. Výskumníci v určitých momentoch prestali do modelu dodávať nové dáta a nechali ho bežať samostatne. Napriek tomu dokázal správne predpovedať hlavné črty slnečnej aktivity niekoľko rokov dopredu. Ukázalo sa, že existuje silná korelácia medzi simulovaným toroidálnym magnetickým poľom vo vnútri Slnka a skutočným počtom slnečných škvŕn pozorovaných na povrchu.

Tento výsledok predstavuje dôležitý posun v solárnej fyzike. Vnútro Slnka už nemusí byť vnímané ako neprístupná čierna skrinka. Hoci ho stále nevidíme priamo, kombinácia dlhodobých pozorovaní a dátami riadených modelov umožňuje jeho nepretržité nepriamo sledovanie. Z praktického hľadiska to znamená presnejšie a dlhodobejšie predpovede slnečnej aktivity, čo je kľúčové pre ochranu satelitov, navigačných systémov aj energetických sietí pred geomagnetickými búrkami.

Zároveň však ide o prístup, ktorý je závislý od kontinuálnych satelitných misií. Ak by sa tok kvalitných magnetogramov prerušil, model by stratil svoju hlavnú oporu v reálnych dátach. Do budúcnosti chcú autori metódu ďalej zdokonaľovať tak, aby bolo možné nielen odhadnúť, kedy sa slnečná aktivita zvýši, ale aj kde presne na povrchu Slnka sa s najväčšou pravdepodobnosťou vytvoria nové aktívne oblasti.

Čítajte viac z kategórie: Novinky