Novinky

Rozhovor: Michal Švanda – Otřásající se Slunce

Slunečními otřesy se zabývá obor astrofyziky zvaný helioseismologie. O tomto vědním oboru se v posledních letech hodně mluví. Umožňuje totiž pohlédnout do nitra Slunce a přinést poznatky, které bychom jinak nezískali. V čem se liší otřesy Slunce a zemětřesení, které všichni dobře známe ze Země? Na to nám odpoví dr. Michal Švanda, vědecký pracovník Slunečního oddělení Astronomického ústavu AV.

Zemských povrch je z pevných látek a zde si umíme představit, že když pohneme levou částí kamene, pohne se i pravá. Ten pohyb se snadno přenese. Proč se ale přenáší chvění na Slunci, které je plynné?

V případě Slunce je třeba zcela se oprostit od představy, že se v něm pohybuje nějaká pevná látka. Víme, že Slunce je složeno z tekutiny, plazmatu, který si můžeme představit jako plyn. Ono i na Zemi tekutiny podporují vznik vlnění, stačí se podívat na vlnění na mořské hladině. Tou hlavní silou, která je odpovědná za vznik vlnění na mořské hladině, je gravitace. Když na nějakém místě dojde k úbytku vody, tak se z okolí do vzniklého údolí nahrne voda a takto ten pohyb může pokračovat dál na kilometrové nebo stokilometrové vzdálenosti. Podobným způsobem se přenáší chvění na Slunci.

Každé zemětřesení se na Zemi poměrně brzy utlumí. Jak to, že na Slunci vydrží tak dlouho?

Je pravda, že by se měla tato vlnění na Slunci utlumovat, ale musíme mít na paměti, že viskozita slunečního plazmatu je velmi malá. Nedochází tak k příliš velkému mechanickému tření, které by utlumovalo přenos vzruchů slunečních oscilací. Na Slunci dochází k utlumování spíše působením okolních vln. Těch vzniká velké množství a my víme, že dlouhodobě se na Slunci uchovávají pouze ty vlny, které jsou v tzv. rezonanci.

Z hodin zeměpisu už ze základní školy víme, že zemětřesení má své tzv. epicentrum, odkud se ten otřes šíří. Kde ale začíná otřes na Slunci?

Je veliký rozdíl mezi zemětřesením a sluncetřesením. V případě zemětřesení je jeden jediný zdroj. V nějakém místě dojde k posunu litosférické desky nebo nějakému náhlému uvolnění napětí a vzniklé mechanické vlnění se přenáší zemským tělesem. V případě Slunce je těchto zdrojů nespočítatelně. Tím jevem, který je zodpovědný za vznik drtivé většiny vln, je sluneční konvekce, která probíhá pod tzv. fotosférou. Protože konvekce probíhá najednou po celém Slunci, tak těch zdrojů jednotlivých slunečních vln je nepřeberné množství.

Je chvění Slunce stálé, nebo se s časem mění? I na Zemi víme, že máme zemětřesení malá a silná.

Jak už jsem říkal, hlavní rozdíl mezi zemětřesením a sluncetřesením je, že těch vln na Slunci je nepřeberné množství. Jsou tam vlny, které mají různou intenzitu a různé jiné vlastnosti. Šíří se jinou rychlostí, do jiných vzdáleností a mají různé vlnové délky. Takže se dá říct, že chvění Slunce je neustále jiné, pokud se budeme dívat na konkrétní místo na slunečním disku. Ale statisticky můžeme říct, že ty průměrné vlastnosti slunečních vln se s časem příliš nemění. Samozřejmě se mění v případech, kdy vlny interagují s nějakou překážkou v prostředí, např. s magnetickým polem. My dnes víme, že magnetická pole mají tendenci sluneční vlny odchylovat a utlumovat.

K pochopení odezvy šířících se slunečních vln přes překážky ve formě slunečních skvrn slouží především numerické modely. Na obrázku je kombinace měření postupu rovinné vlny přes sluneční skvrnu (horní polovina) a téhož v numerickém modelu (spodní polovina). Pozice sluneční skvrny je naznačena černou kružnicí. Z nepřeberného spektra vln byla vybrána taková, která postupuje horizontálně zleva doprava. Původně homogenní vlna se po průchodu sluneční skvrnou mění -- části vlnoplochy, které prošly přes skvrnu, zeslabily a zrychlily vůči těm částem, které nebyly skvrnou přímo ovlivněny. (c) Hannah Schunker, Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Katlenburg-Lindau, Germany.

Mohou otřesy Slunce nějak poškodit nebo způsobit větší jev, který můžeme vidět třeba v malém dalekohledu ze Země?

To ne, protože sluneční otřesy jsou spíše projevem jiných jevů, než že by samy nějaké další jevy způsobovaly. Kromě těch pozaďových otřesů, o kterých jsme se bavili v předchozích otázkách, existují i vlny, které jsou vyvolané např. silnými slunečními erupcemi. To je něco, co je možné pozorovat v datech, která jsou pozorovatelná buď ze Země, nebo kosmických sond, ale není to něco, co by bylo vidět okem nebo malým dalekohledem. Je to potřeba zdůraznit pomocí nějakého důmyslného počítačového zpracování. Vzhledem pak tyto vlny připomínají šířící se kola na vodě.

Pro měření intenzity zemětřesení se používá například známá Richterova škála. Je něco podobného zavedeno také u Slunce? Dají se ty velikosti otřesů (Země vs Slunce) nějak porovnat?

Intenzita oscilací u Slunce se neměří žádnou škálou, která by byla porovnatelná s tou Richterovou. Ono je také třeba mít na paměti, že Richterova škála nevypovídá o fyzikální intenzitě zemětřesení, spíše o jeho projevech. U Slunce nic takového neexistuje. My můžeme maximálně nepřímo měřit množství energie, které bylo potřeba, aby vznikla nějaká jedna daná vlna. Ale jak už jsem říkal, těch vln je neuvěřitelné množství, jsou jich miliony a miliardy a postupují Sluncem současně. V případě vln, které jsou vyvolány slunečními erupcemi, se už odhad dá udělat lépe, protože to jsou ojedinělé zdroje velmi silných vln. My například víme, že při erupci z října 2003, která je dobře zdokumentována, byly otřesy přibližně porovnatelné se zemětřesením stupně 12 Richterovy škály. To je něco, co na Zemi nebylo nikdy detekováno. Pozemský rekord drží chilské zemětřesení z roku 1960 o velikosti 9,5.

Co je dnes největší záhadou ohledně slunečních otřesů?

Ani ne tak největší záhadou co se týká otřesů, jako největší záhadou ohledně jejich interpretace. Na základě měření šíření slunečních vln nitrem Slunce vznikla před 50 roky helioseismologie. Hlavním cílem je nepřímo se podívat do nitra slunečního tělesa. V současné době je velkou záhadou pochopit detaily toho, jak se změna ve slunečním nitru podepíše na charakteru slunečních vln. Když si představíme, že v hloubce pod fotosférou vzniká nějaká aktivní oblast magnetického pole, tak jakým způsobem to ovlivní vlnový obraz ve sluneční fotosféře. To je něco, co se v současné době snažíme pochopit a zatím je na tom ještě hodně práce.

Na otázky Petra Sobotky odpovídal dr. Michal Švanda, vědecký pracovník Slunečního oddělení Astronomického ústavu AV ČR.