Zonnevlek
Gebied op het zonsoppervlak dat koeler is dan de omgeving en daardoor donkerder lijkt. Zonnevlekken bestaan uit een donkere kern (umbra), omgeven door een minder donker buitengebied (penumbra). Zonnevlekken gaan gepaard met zeer hoge magnetische veldsterktes (tot 5000 gauss).
Periodieke onrust op de zon herschikt het magneetveld
Elke elf jaar vertoont de zon bovenmatige activiteit. Een nieuwe theorie stelt dat gigantische uitbarstingen het in de knoop geraakte magneetveld gladstrijken.
Wetenschappers zijn inventief. William Herschel was geen uitzondering. In 1801 dook hij in de archieven van de Londense graanbeurs. Misschien lag daar de sleutel tot het geheim van de zonnevlekken.
Herschel wist dat de donkere vlekken en de heldere vlammen op de zon niet altijd even talrijk zijn. Hij vermoedde dat die variërende zonneactiviteit van invloed was op het aardse klimaat. In jaren met veel activiteit zou het op aarde wat warmer zijn; in jaren met weinig activiteit juist wat kouder.
In Herschels tijd waren er geen betrouwbare gegevens over de gemiddelde temperatuur op aarde beschikbaar. Daarom zocht de Engelse astronoom het bewijs voor zijn theorie in de fluctuaties van de graanprijs. Een warme zomer zou tot een betere oogst en een lagere graanprijs leiden, was de gedachte.
Anno 2003 is het mysterie van de zonnevlekken nog steeds niet opgelost. Er is weinig met zekerheid bekend over hun directe invloed op het klimaat, ook al staat inmiddels wel vast dat er geen relatie is met de prijs van een halfje gesneden bruin. En niemand weet precies waarom de zonneactiviteit een elfjarige cyclus vertoont.
Sterker: er zijn geheimen bijgekomen. Behalve zonnevlekken en zonnevlammen vertoont de zon ook gigantische uitbarstingen, waarbij in korte tijd miljarden tonnen gas de ruimte in geblazen worden met snelheden van één à twee miljoen kilometer per uur. Hoe deze coronal mass ejections (CME’s) precies ontstaan is een raadsel. Feit is wel dat ze ‘zonnestormen’ veroorzaken die op aarde kunnen leiden tot poollicht, stroomstoringen en kapotte satellieten.
Een ander mysterie is de magnetische ompoling van de zon. Zonnevlekken blijken gebieden te zijn waar de magnetische veldsterkte van de zon veel groter is dan gemiddeld, maar de oriëntatie van dat magneetveld is in de ene cyclus precies tegenovergesteld aan die van de voorgaande en de volgende cyclus.
Amerikaanse astronomen denken nu een verband gevonden te hebben tussen de coronale gasexplosies en de ompolingen. Op basis van metingen van de SOHO-satelliet concluderen ze dat het ‘oude’, chaotische magneetveld van het zonsoppervlak wordt afgeschud in de vorm van vele honderden explosies. Na dat vervellingsproces vertoont de zon weer een geordend magneetveld met een tegengestelde polariteit.
‘Het klinkt me reuze-aardig in de oren,’ zegt zonnefysicus Kees de Jager, emeritus hoogleraar van de Universiteit Utrecht. De Jager heeft tientallen jaren lang onderzoek gedaan naar uitbarstingen op de zon, onder andere met de eerste generatie ultraviolet- en röntgensatellieten. ‘Een soortgelijk proces is al eerder voorgesteld voor zonnevlammen,’ zegt hij, ‘maar het zou heel goed ook kunnen optreden bij de coronale massa-ejecties.’
De nieuwe theorie wordt beschreven in een artikel in The Astrophysical Journal Letters van 20 november. Het onderzoeksteam onder leiding van Nathan Gopalswamy van NASA’s Goddard Space Flight Center baseert zich op een zeven jaar lange reeks metingen van CME’s, verricht door de Amerikaans-Europese ruimtesonde SOHO (SOlar and Heliospheric Observatory). ‘De zon is als een slang die zijn huid afwerpt,’ aldus Gopalswamy in een persbericht van NASA. ‘In dit geval gaat het om een magnetische huid.’
Dat de magnetische veldlijnen van de zon in de loop van de tijd steeds sterker worden opgewikkeld en getwijnd, is volgens De Jager het gevolg van de differentiële rotatie: de zon draait dicht bij de evenaar sneller dan aan de polen, en op grote diepte sneller dan aan het oppervlak. Op de een of andere manier vindt er elke elf jaar een her-rangschikking’ van het magneetveld plaats, waarbij tevens de polariteit omdraait.
Uit de SOHO-metingen blijkt dat CME’s tijdens een activiteitsmaximum ruim vijf keer zo vaak voorkomen als tijdens een minimum. Vaak gaat het om meerdere uitbarstingen per dag. Maar wat ook blijkt: de piek in de CME-activiteit loopt een paar jaar achter op het zonnevlekkenmaximum. Bovendien vond hij de afgelopen jaren op het noordelijk halfrond eerder plaats dan op het zuidelijk halfrond.
Volgens Gopalswamy en zijn collega’s is de oude magnetische huid van de zon als het ware van noord naar zuid afgestroopt door de vele honderden gasexplosies. Op het noordelijk halfrond van de zon was dat proces eind 2000 al voltooid; op het zuidelijk halfrond pas in het voorjaar van 2002.
Of de zonneuitbarstingen van een paar weken geleden echt de laatste stuiptrekkingen van deze magnetische vervelling waren, is niet helemaal zeker. Wel passen ze volgens De Jager in een patroon dat zich al eerder heeft voorgedaan: ook in 1942, 1953 en 1972 traden er een paar jaar na een zonnevlekkenmaximum zeer krachtige zonnevlammen en coronal mass ejections op.
Sterrenkundigen moeten nu weer geduld hebben tot 2010 of 2011 voordat ze het volgende activiteitsmaximum gedetailleerd kunnen bestuderen met een nieuw ruimte-observatorium, om de vervellingstheorie te toetsen. Wat dat betreft had Herschel het tweehonderd jaar geleden makkelijker: die hoefde alleen maar de historische schommelingen van de graanprijs te onderzoeken. ‘In grote lijnen is het beeld wel aardig compleet,’ zegt De Jager. ‘Maar hoe de vork precies in de steel zit – ik zou het graag willen weten.’
© Govert Schilling
