Một câu chuyện xoắn của vết đen

Một trong những câu hỏi lớn nhất trong thiên văn học mặt trời có thể có câu trả lời sau hơn 400 năm, nhờ vào một nhóm các nhà nghiên cứu người Đức tò mò. Cứ sau mười một năm, dân số các vết đen mặt trời nhìn thấy trên bề mặt ngôi sao địa phương của chúng ta đạt đến mức tối đa, trước khi lụi tàn. Một quần thể các vết đen khác sau đó bắt đầu xuất hiện (lần này với các cực của chúng đảo ngược so với chu kỳ trước) trước khi chúng quá đỉnh và biến mất. Quá trình này có thể được biết đến, nhưng lý do cho các đỉnh 11 năm này vẫn còn là một bí ẩn, cho đến bây giờ.

Một từ trường của Mặt trời có thể bị ảnh hưởng bởi các lực hấp dẫn của Sao Kim, Trái đất và Sao Mộc, dẫn đến chu kỳ vết đen mặt trời theo chu kỳ, một nghiên cứu mới cho thấy. Các nhà nghiên cứu đã so sánh chu kỳ mặt trời với vị trí của các hành tinh, tìm ra lực hấp dẫn của ba thế giới này hoạt động giống như một chiếc đồng hồ vũ trụ, điều chỉnh chu kỳ mặt trời.

Có một mức độ phù hợp cao đáng kinh ngạc: những gì chúng ta thấy là sự song song hoàn toàn với các hành tinh trong suốt 90 chu kỳ. Mọi thứ đều chỉ ra một quy trình có đồng hồ, Giáo sư Frank Stefani của Viện nghiên cứu Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) có trụ sở tại Đức giải thích.

Chu kỳ vết đen có thể dễ dàng nhìn thấy trong đồ họa này, được sản xuất bởi NASA vào năm 2017. Chúng tôi hiện đang ở điểm thấp trong chu kỳ. Tín dụng hình ảnh: NASA / ARC / Hathaway

Bạn đã bỏ lỡ một vị trí ngay tại đó

Các vết đen mặt trời lần đầu tiên được nhìn thấy rõ ràng giữa những năm 1610 và 1611, trong những năm sau khi phát minh ra kính viễn vọng. Mặc dù Galileo thường được công nhận cho khám phá này, một số nhà thiên văn học tiên phong trong thời đại đã báo cáo việc tìm thấy các điểm tối đặc biệt trên Mặt trăng cùng thời gian.

Một vết đen mặt trời, được quan sát bởi Đài thiên văn Động lực học Mặt trời (SDO) cho thấy từ trường cực mạnh của nó. Tín dụng hình ảnh: Trung tâm bay không gian Goddard của NASA / SDO

Việc xuất bản bài báo đầu tiên công nhận những đặc điểm này, của nhà thiên văn học người Hà Lan, ông Julian Fabricius, đã gây sốc cho chủ nghĩa tư tưởng của xã hội đầu thế kỷ 17, người luôn giữ niềm tin vào một Mặt trời hoàn hảo, không thay đổi, không có gì đặc biệt.

De Maculis in Sole obsatis et Rõ ràng Earum cum Sole Conversione Narratio (Tường thuật về các điểm quan sát trên mặt trời và sự xoay tròn rõ ràng của chúng với mặt trời), được xuất bản vào tháng 6 năm 1611, là bài báo khoa học đầu tiên được xuất bản mô tả các vết đen mặt trời. Hình ảnh phạm vi công cộng.

Vào thời đó, mọi người tin rằng mặt trời là một cơ thể bất khả xâm phạm, không thay đổi, hoàn hảo. Những gì mọi người như Fabricius và Galileo đã làm là cho thấy những điểm này di chuyển quanh bề mặt và mặt trời quay, ông mô tả nhà vật lý mặt trời Keith Strong thuộc Trung tâm bay không gian Goddard của NASA.

Mọi người xếp hàng!

Lực hấp dẫn lớn nhất của các hành tinh trên Mặt trời xảy ra cứ sau 11,07 năm một lần, khi Sao Kim, Trái Đất và Sao Mộc đi thẳng vào nhau. Lực hấp dẫn từ sự sắp xếp này dẫn đến các lực thủy triều trên Mặt trời, tương tự như cách Mặt trăng của chúng ta vẽ các đại dương lên trên, tạo ra thủy triều.

Hiệu ứng này không đủ mạnh để ảnh hưởng đến phần bên trong của người bạn đồng hành của chúng ta, vì vậy thời gian của sự liên kết này trước đây đã bị bỏ qua trong các nghiên cứu trước đây về chu kỳ vết đen mặt trời. Tuy nhiên, một hiệu ứng vật lý được gọi là sự mất ổn định Tayler có khả năng thay đổi hành vi của chất lỏng dẫn điện hoặc plasma.

Sự không ổn định của Tayler làm thay đổi tốc độ dòng chảy của vật liệu (từ thông) trong một vật thể, như Mặt trời, và có thể ảnh hưởng đến từ trường. Hiệu ứng này có thể được kích hoạt bởi các chuyển động tương đối nhỏ trong các vật liệu như plasma được tìm thấy ở bề mặt Mặt trời. Do hiệu ứng này, các lực thủy triều tương đối nhỏ này có thể làm thay đổi mối quan hệ của các vết đen mặt trời với hướng di chuyển của chúng. Phép đo này, được gọi là độ bất lực của một vùng plasma, làm thay đổi máy phát điện mặt trời (quá trình vật lý tạo ra từ trường của ngôi sao mẹ của chúng ta).

Mặt trời, do đó ngồi, bởi các định luật cơ học, Trái đất và mọi hành tinh xa xôi đều thu hút;
Bằng cách thu hút tất cả các hành tinh được tìm thấy, trong tầm tay của anh ta, sẽ lần lượt vào vòng Ether.
- Richard Blackmore, In Creation: Một bài thơ triết học trong bảy cuốn sách

Từ trường có một chút giống như dây cao su. Chúng bao gồm các vòng liên tục của các dòng lực có cả sức căng và áp lực. Giống như dây cao su, từ trường có thể được tăng cường bằng cách kéo căng chúng, xoắn chúng và tự gập chúng lại. Sự kéo dài, xoắn và gấp này được thực hiện bởi các dòng chất lỏng trong Mặt trời, Trung tâm bay không gian Marshall giải thích.

Stefani nghi ngờ liệu các lực thủy triều từ các hành tinh có thể thay đổi một sự kiện mạnh mẽ như máy phát điện mặt trời hay không. Tuy nhiên, một khi anh nhận ra sự bất ổn của Tayler có thể cung cấp kích hoạt cho quá trình, Stefani và nhóm của anh bắt đầu phát triển một mô phỏng máy tính để mô hình hóa quá trình.

Tôi tự hỏi: Điều gì sẽ xảy ra nếu plasma bị ảnh hưởng bởi một nhiễu loạn nhỏ giống như thủy triều? Kết quả thật phi thường. Sự dao động đã thực sự phấn khích và trở nên đồng bộ với thời gian của sự nhiễu loạn bên ngoài, theo lời của Gabriel Stefani.

Mặt trời, đốm, mặt trời!

Chuyển động của mặt trời rất phức tạp, với nhiều hiệu ứng góp phần vào điệu nhảy phức tạp của nó. Khi mặt trời quay, xích đạo di chuyển nhanh hơn vật liệu gần hai cực. Trong một quá trình được gọi là hiệu ứng omega, các đường sức từ của mặt trời được kéo và kéo dài gần xích đạo, tạo ra một khúc quanh theo hướng của đường xích đạo mặt trời.

Một hiệu ứng alpha ít được hiểu sau đó ảnh hưởng đến các đường sức từ, đẩy chúng về phía căn chỉnh ban đầu của chúng, dẫn đến sự xoắn của các đường lực.

Các đường từ có thể được nhìn thấy phía trên các vết đen mặt trời trong hình ảnh này của các hạt tích điện, được chụp trong ánh sáng cực tím. Tín dụng hình ảnh: NASA / GSFC / Đài thiên văn năng lượng mặt trời

Những hành động này tạo ra các khu vực tối, mát mẻ mà chúng ta gọi là vết đen. Trong khi hầu hết bề mặt của Mặt trời phát sáng khoảng 5.500 độ C (9,900 Fahrenheit), các vết đen mặt trời vẫn ở mức tương đối mát 3.200 C (5,800 Fahrenheit). Các vết đen mặt trời vẫn còn khá sáng, chỉ xuất hiện bóng tối trên phông nền nóng bỏng của bề mặt mặt trời.

Mô hình mới này, gấp các lực thủy triều vào các quá trình phức tạp của máy phát điện mặt trời, có thể giải thích một số câu hỏi của các nhà thiên văn học và vật lý học về máy phát điện mặt trời và cách nó ảnh hưởng đến ngôi sao mẹ của chúng ta.

Tàu thăm dò năng lượng mặt trời Parker hiện đang ở trên quỹ đạo quanh Mặt trời, trong một nhiệm vụ nghiên cứu người bạn đồng hành của chúng ta ở gần. Chương trình này có thể trả lời vô số bí ẩn liên quan đến Mặt trời trong vài năm tới.