24.11.2017
PL EN
09.02.2017 aktualizacja 09.02.2017

Fotony mogą spowalniać rotację Słońca

Wyniki szczegółowych obserwacji Słońca sugerują, iż fotony wypromieniowywane przez naszą dzienną gwiazdę unoszą moment pędu, co by mogło wyjaśniać wolniejszy obrót powierzchni Słońca względem obrotu jego jądra – informuje Amerykańskie Towarzystwo Fizyczne

Dzięki heliosejsmologii wiadomo, iż powierzchnia Słońca obraca się wolniej niż wnętrze gwiazdy. Tempo rotacji Słońca różni się w różnych odległościach od równika (na równiku – szybciej, na biegunach – wolniej) oraz w zależności od odległości od jądra. Wiadomo o tym od dawna, ale brakuje powszechnie zaakceptowanego wyjaśnienia. Dodatkowo, dotychczasowe badania heliosejsmologiczne miały względnie niską rozdzielczość na poziomie 2000 km.

Naukowcy z USA i Brazylii przeprowadzili nowe obserwacje tego zjawiska z dużą rozdzielczością i zaproponowali wyjaśnienie dla różnicy w tempie obrotu.

Jeff Kuhn z University of Hawaii w Pukalani (USA) wraz ze swoim zespołem przeanalizował obrazy zewnętrznego brzegu Słońca uzyskiwane przez ponad 3,5 lata przy pomocy kosmicznego obserwatorium Solar Dynamics Observatory, należącego do NASA. Aby sprawdzić różne głębokości w fotosferze (półprzezroczystej warstwie grubej na 500 km), badacze użyli zdjęć wykonanych w różnych długościach fali. Dla każdej z długości fali - odpowiadającej nieco innej głębokości w fotosferze - mierzono fale na brzegu słonecznego dysku, aby ustalić tempo rotacji.

„Można te pomiary porównać do obserwowania fal na oceanie w prądach oceanicznych i zmierzenie na podstawie ruchu fal prędkości prądu oceanicznego” - wyjaśnia Jeff Kuhn.

Naukowcy badali 150 km zewnętrznej części fotosfery z dokładnością do 10 km. Analiza fal poruszających się w zewnętrznych warstwach Słońca potwierdziła różnice w tempie obrotu i pokazała, że 70 km warstwa obraca się wolniej niż warstwy niższe.

Naukowcy opracowali model teoretyczny wyjaśniający uzyskane dane. Zaproponowali, iż to fotony wypromieniowywane z tej warstwy zabierają moment pędu, powodując spowalnianie. Tego typu efekt powinien zachodzić we wszystkich gwiazdach, a im większa gwiazda, tym mógłby być większy.

Według modelu zespołu Kuhna fotony tworzone w jądrze Słońca rozprzestrzeniają się w stronę warstw wyższych, gdzie plazma jest mniej gęsta, porusza się szybciej i poddana jest turbulentnej konwekcji. Fotony oddziałują z tą plazmą i wymieniają z nią moment pędu. We wnętrzu Słońca fotony rozpraszają się tak często, że tracą tyle momentu pędu ile uzyskują, ale w fotosferze, gdy foton wydostanie się ze Słońca, plazma ostatecznie traci troszkę momentu pędu w sytuacji, gdy foton zostaje wypromieniowany poza Słońce. W efekcie plazma spowalnia swój obrót. Proces ten jest najbardziej efektywny na obrzeżach Słońca, gdzie gęstość plazmy jest najmniejsza. Obliczenia wskazują, że tempo rotacji fotosfery dla tego modelu jest dość zgodne z obserwacjami.

Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie „Physical Review Letters”. (PAP)

cza/ jjj/

Partners

Copyright © Fundacja PAP 2017