Je kunt dankbaar zijn dat we koesteren in de gloed van een relatief rustige ster. Deze evenwichtsoefening produceert energie via het proton-proton-kettingproces, wat op zijn beurt het drama van het leven op aarde voedt.
Als we naar het universum kijken, zien we sterren die veel brutaler en impulsiever zijn, zoals rode dwergstartups die enorme steriliserende vuurpijlen loslaten en massieve sterren die voorbestemd zijn om snel te leven en jong te sterven.
Onze zon geeft ons de ongekende kans om een ster van dichtbij te bestuderen, en onze moderne technologische samenleving is afhankelijk van het goed in de gaten houden wat de zon daarna zou kunnen doen. Maar wist u dat sommige van de belangrijkste mechanismen die de zonnecyclus aandrijven nog steeds niet volledig worden begrepen?
Een van die mysteries waarmee de zonnedynamiek wordt geconfronteerd, is precies wat de periodiciteit met betrekking tot de zonnecyclus aandrijft. Volg onze ster met een telescoop in de achtertuin gedurende een periode van jaren en je zult zonnevlekken zien ebben en stromen in een periode van 11 jaar activiteit. Het oogverblindende 'oppervlak' van de zon waarin deze vlekken zijn ingebed, is eigenlijk de fotosfeer, en met een kleine telescoop die is afgestemd op waterstof-alfa-golflengten, kun je protuberansen in de warmere chromosfeer erboven oppikken.
Deze cyclus is eigenlijk 22 jaar lang (dat is 11 jaar maal twee), aangezien de zon elke keer de polariteit omdraait. Een kenmerk van het begin van elke zonnecyclus is het verschijnen van zonnevlekken op hoge zonnebreedte, die vervolgens dichter bij de zonnevenaar komen naarmate de cyclus vordert. Je kunt deze verdeling eigenlijk in kaart brengen in een vlinderdiagram dat bekend staat als een Spörer-kaart, en dit patroon werd voor het eerst erkend door Gustav Spörer eind 19th eeuw en staat bekend als de wet van Spörer.
We bevinden ons momenteel in het midden van zonnecyclus # 24 en de meting van zonnecycli gaat helemaal terug tot 1755. Galileo observeerde zonnevlekken via projectie (het verhaal dat hij blind werd door de zon in apocriefen te observeren). We hebben ook Chinese records die teruggaan tot 364 voor Christus, hoewel historische records van zonnevlekactiviteit op zijn best vlekkerig zijn. Het beruchte Maunder Minimum vond plaats van 1645 tot 1717, net toen het tijdperk van de telescopische astronomie aan kracht won. Dit gebrek aan zonnevlekactiviteit leidde in feite tot het idee dat zonnevlekken een mythische creatie waren van astronomen uit die tijd.
Maar zonnevlekken zijn een echte realiteit. Vlekken kunnen groter worden dan de aarde, zoals het actieve zonnevlekkengebied 2192, dat net voor een gedeeltelijke zonsverduistering in 2014 verscheen en met het blote (beschermde) oog te zien was. De zon is eigenlijk een grote gasbal en de equatoriale gebieden draaien eens per 25 dagen, 9 dagen sneller dan de rotatieperiode nabij de polen. En als we het daarover hebben, is het niet helemaal duidelijk waarom we nooit zonnevlekken zien aan de zonnepalen, die 7,25 graden zijn gekanteld ten opzichte van de ecliptica.
Andere zonne-mysteries blijven bestaan. Een verbazingwekkend feit over onze zon is de ware leeftijd van het zonlicht dat in ons woonkamerraam schijnt. Hoewel het met een snelheid van 300.000 km per seconde vanuit de convectiezone en door de fotosfeer van de zon racete en het slechts 8 minuten duurde om bij je zonnestraalminnende kat hier op aarde te komen, duurde het naar schatting 10.000 tot 170.000 jaar om te ontsnappen aan de zonnekern waar fusie plaatsvindt. Dit komt door de geweldige dichtheid in het centrum van de zon, meer dan zeven keer die van goud.
Een ander verbazingwekkend feit is dat we de gebeurtenissen aan de achterkant van de zon daadwerkelijk kunnen modelleren met behulp van een nieuwe hoekige methode die bekend staat als helioseismologie.
Een ander belangrijk mysterie is waarom de huidige zonnecyclus zo zwak is ... er is zelfs voorgesteld dat zonnecyclus 25 en 26 mogelijk allemaal afwezig zijn. Zijn er grotere zonnecycli die wachten op ontdekking? Nogmaals, we hebben niet lang genoeg naar de zon gekeken om deze ‘Grand Cycles’ echt uit te pluizen.
Vertellen zonnevlekkencijfers ons het hele plaatje? Zonnevlekkenaantallen worden berekend met behulp van een formule die een visuele telling omvat van zonnevlekgroepen en de individuele zonnevlekken daarin die momenteel naar de aarde gericht zijn, en heeft lang gediend als de gouden standaard om zonneactiviteit te meten. Onderzoek uitgevoerd door de Universiteit van Michigan in Ann Arbor in 2013 heeft gesuggereerd dat de oriëntatie van het heliosferische stroomblad een beter beeld zou kunnen geven van het reilen en zeilen van de zon.
Een ander groot mysterie is waarom de zon in de eerste plaats deze cyclus van 22/11 jaar heeft. De differentiële rotatie van het binnenste van de zon en de convectieve zone die bekend staat als de zonnetachocline, drijft de krachtige zonnedynamo aan. Maar waarom de activiteitencyclus de exacte lengte is, is nog steeds een raadsel. Misschien was het fossiele veld van de zon gewoon ‘bevroren’ in de huidige cyclus zoals we die nu zien.
Er zijn ideeën dat Jupiter de zonnecyclus aandrijft. Een paper uit 2012 suggereerde precies dat. Het is zeker een aanlokkelijke theorie, aangezien Jupiter eens in de 11,9 jaar om de zon draait.
En een recent artikel heeft zelfs voorgesteld dat Uranus en Neptunus veel langere cycli zouden kunnen rijden ...
Kleur ons sceptisch over deze ideeën. Hoewel Jupiter goed is voor meer dan 70% van de planetaire massa in het zonnestelsel, is het 1 / 1000ste zo massief als de zon. Het zwaartepunt van Jupiter versus de zon bevindt zich 36.000 kilometer boven het zonneoppervlak en trekt de zon met een snelheid van 12,4 meter per seconde.
Ik vermoed dat dit toeval is: het zonnestelsel biedt veel omloopperiodes van verschillende lengtes, waardoor er veel kansen zijn voor mogelijke wederzijdse gebeurtenissen. Een vergelijkbare wiskundige nieuwsgierigheid is te zien in de wet van Bode die de wiskundige afstand van de planeten beschrijft, die tot nu toe in werkelijkheid geen bekende basis heeft. Het lijkt gewoon een leuk spel met cijfers. Gooi de kosmische dobbelsteen lang genoeg en er zullen toevalligheden plaatsvinden. Een goede test voor beide ideeën is het ontdekken van vergelijkbare relaties in andere planetaire systemen. We kunnen momenteel zowel sterrenvlekken als grote exoplaneten detecteren: is er een vergelijkbaar verband tussen stellaire activiteit en exoplanetenbanen? Demonstreer het tientallen keren en een theorie zou wet kunnen worden.
Dat is wetenschap, schat.
