Ηλιακές κηλίδες

Οι ηλιακές κηλίδες αποτελούσαν το σκοτεινό μυστικό του ήλιου από την εποχή του Γαλιλαίου. Σύμφωνα με την κυριαρχούσα άποψη, ένας αστέρας, όπως ο ήλιος, έπρεπε να είναι «αψεγάδιαστος» και επομένως οποιαδήποτε ανομοιομορφία παρουσιαζόταν δεν θα μπορούσε να είναι παρά στιγμιαία. Αντίθετα οι σκοτεινές κηλίδες κάθε φορά που παρουσιάζονταν στην επιφάνεια του ήλιου διαρκούσαν για πολλές εβδομάδες.

Οι ηλιακές εκλάμψεις είναι οι ισχυρότερες εκρήξεις στο ηλιακό μας σύστημα. Συνοδεύονται από εκτόξευση πλάσματος από την περιοχή των κηλίδων σε τεράστια ύψη πάνω από την ηλιακή επιφάνεια. Η ενέργεια που απελευθερώνεται είναι 10 εκατ. φορές μεγαλύτερη από εκείνη μιας ηφαιστειακής έκρηξης. Ο μικρός μπλε κύκλος στο σχήμα, αντιπροσωπεύει το μέγεθος της Γης.

Ο Γαλιλαίος ήταν ένας από τους πρώτους Ευρωπαίους επιστήμονες που μελέτησε και κατέγραψε το φαινόμενο των ηλιακών κηλίδων (1611 μ.Χ.), οι οποίες από την γή μοιάζουν με αινιγματικές σκοτεινές περιοχές στην επιφάνεια του ήλιου, τόσο μεγάλες που ένας πλανήτης όπως η γή θα μπορούσε κυριολεκτικά να χωρέσει μέσα σε μια ηλιακή κηλίδα. Σε αυτές τις περιοχές κυριαρχούν ισχυρά μαγνητικά πεδία και το σκοτεινό τους χρώμα οφείλεται στην χαμηλότερη θερμοκρασία που επικρατεί στην περιοχή σε σύγκριση με την μέση θερμοκρασία της ηλιακής επιφάνειας.

Πρόσφατα, με την βοήθεια του ηλιακού διαστημικού τηλεσκοπίου SOHO οι επιστήμονες μπόρεσαν να «εισχωρήσουν» στο εσωτερικό των κηλίδων, «φωτογραφίζοντας» την περιστρεφόμενη ροή ηλεκτρισμένου αερίου που οι αστροφυσικοί ονομάζουν πλάσμα.

Όλοι ξέρουμε ότι μαγνητικά πεδία ίδιας πολικότητας αλληλοαπωθούνται, και αυτό πράγματι συμβαίνει στην περιοχή μιάς ηλιακής κηλίδας, όπου οι αστρονόμοι φωτογράφισαν το υλικό της επιφάνειας του ήλιου να απομακρύνεται ταχύτατα από το κέντρο της κηλίδας. Ταυτόχρονα όμως ανακάλυψαν ότι σε λίγο μεγαλύτερο βάθος από την επιφάνεια, η ύλη βυθίζεται προς το εσωτερικό του ήλιου με την μορφή και την βιαιότητα ενός τοπικού κυκλώνα. Με την καταβύθιση, περιπλέκονται οι δυναμικές γραμμές ενισχύοντας έτσι τοπικά το μαγνητικό πεδίο. Με αυτό τον μηχανισμό λοιπόν, οι ηλιακές κηλίδες ανατροφοδοτούνται συντηρούμενες έτσι για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Το διαστημόπλοιο SOHO φωτογράφισε για πρώτη φορά με μεγάλη ακρίβεια τις ηλιακές κηλίδες αποκαλύπτοντας τις λεπτομέρειες αυτού του μηχανισμού. Το ισχυρό μαγνητικό πεδίο μιάς ηλιακής κηλίδας εμποδίζει την ροή ενέργειας που φυσιολογικά συμβαίνει, σαν ύλη που αναβράζει από το εσωτερικό προς την επιφάνεια του ήλιου. Καθώς το υλικό ακριβώς πάνω από την κηλίδα ψύχεται, γίνεται επίσης πυκνότερο και βαρύτερο, και έτσι αρχίζει την καθοδική του πορεία προς το εσωτερικό του ήλιου και πάλι, με ταχύτητα 5000 χλμ. την ώρα, παρασέρνοντας μαζί του το περιβάλλον πλάσμα και μαγνητικό πεδίο. Η αύξηση της πυκνότητας στην περιοχή προκαλεί επί πλέον ψύξη και καταβύθιση του υλικού δημιουργώντας ένα κύκλο που αυτο-τροφοδοτείται. Και αυτό δεν σταματά παρά μόνο όταν το μαγνητικό πεδίο στην περιοχή για κάποιους λόγους αρχίσει να εξασθενεί.

Αναπαράσταση του εσωτερικού μιας ηλιακής κηλίδας σε κάθετη τομή: τα βέλη δείχνουν την κίνηση της ύλης και της ενέργειας από το εσωτερικό του ήλιου, προς την επιφάνεια. Το μαγνητικό πεδίο όμως εμποδίζει την ανοδική κίνηση, με αποτέλεσμα η επιφανειακή θερμοκρασία του ήλιου σε αυτή την περιοχή να παραμένει μικρότερη (μπλε χρώμα) και να εμφανίζεται το φαινόμενο των σκοτεινών κηλίδων.

Το όργανο με το οποίο έγιναν οι πιο πάνω παρατηρήσεις λειτουργεί με βάση το φαινόμενο Doppler: η τεχνική ονομάζεται ακουστική τομογραφία (σε αναλογία με την γνωστή ιατρική διαγνωστική μέθοδο που βασίζεται στους υπερήχους). Έτσι, ενώ στην περιοχή των κηλίδων το επιφανειακό υλικό είναι ψυχρό, τα μαγνητικά κύματα ανιχνεύουν πολύ μεγαλύτερες θερμοκρασίες σε μικρό σχετικά βάθος κάτω από την επιφάνεια της κηλίδας.

Πάνω από μια ηλιακή κηλίδα επικρατούν συνθήκες αντίστοιχες με αυτές των τοπικών καταιγίδων, που καταλήγουν σε ισχυρότατες εκρήξεις στέλνοντας στο διάστημα τόνους ηλεκτρισμένου αερίου (πλάσματος) σε ύψος μέχρι και 500.000 χλμ. από την επιφάνεια του ήλιου (όσο 30 πλανήτες με το μέγεθος της γής). Με την μορφή δακτυλίων παράλληλων με το μαγνητικό πεδίο του ήλιου, το πλάσμα απομακρύνεται στο παγωμένο διάστημα, ταυτόχρονα όμως ψύχεται και ξαναπέφτει στην επιφάνεια του ήλιου με ταχύτητες της τάξης των 3 εκατομμυρίων χλμ. την ώρα.

Η συχνότητα εμφάνισης των ηλιακών κηλίδων και των εκλάμψεων είναι αντίστοιχη του κύκλου ηλιακής δραστηριότητας όπου συμβαίνει κάθε 11 περίπου χρόνια. Κατά την διάρκεια ελάχιστης δραστηριότητας οι ηλιακές κηλίδες είναι μικρές και σπάνιες, το ίδιο και οι εκλάμψεις. Σταδιακά αυτές αυξάνονται σε συχνότητα και ένταση μέχρι που ο ηλιακός κύκλος να φτάσει σε ένα μέγιστο. Το προηγούμενο μέγιστο ηλιακής δραστηριότητας ήταν πριν 3 χρόνια περίπου.