Rotacija Sunca je, jednom rečju, bizarna.
Nekako biste očekivali da se svaka geografska širina njegove površine okreće manje-više istom brzinom, ali ne. Ako biste mogli da stojite na Sunčevom ekvatoru, na primer, trebalo bi vam otprilike 24 zemaljska dana da prođete kroz punu rotaciju. Ako ste stajali na bilo kom od stubova, trebalo bi oko 34 dana da se vratite u prvobitnu orijentaciju.
Ovo je poznato kao diferencijalna rotacija i dugo je zbunjivala naučnike.
Postaje samo zbunjujuće kako istražujemo sve dublje i dublje u unutrašnjost Sunca. Helioseizmološka zapažanja otkrivaju da ovaj fenomen nije ograničen samo na gornje slojeve atmosfere – proteže se na oko 200.000 kilometara, kroz celu zonu solarne konvekcije.
Sada je tim koji predvodi solarni fizičar Iuto Bekki sa Instituta Maks Plank za istraživanje solarnog sistema (MPS) otkrio trag. Čini se da je diferencijalna rotacija obuzdana dugoperiodnim oscilacijama zvučnih talasa u zoni konvekcije koji se mogu detektovati na površini kao vrtložni pokreti oko polova.
Sunce stalno ‘zuji’. Vidljivi površinski sloj poznat kao fotosfera zuji milionima modova akustičnih oscilacija koji rastu i opadaju u periodima od oko pet minuta.
Već neko vreme znamo za ove modove, ali pre samo nekoliko godina tim istraživača na čelu sa direktorom MPS-a Loranom Gizonom pronašao je novu vrstu akustične oscilacije. Koristeći podatke solarnog posmatranja od nekoliko godina, pronašli su globalni oscilacioni režim sa daleko dužim periodom od 27 dana.
A bilo je još nešto. Činilo se da su ovi džinovski zvučni talasi koji talasaju Sunce nekako povezani sa solarnom diferencijalnom rotacijom.
Još 2021. godine, kada je objavljen originalni nalaz, istraživači su mislili da se dugoročni modovi oscilovanja oslanjaju na diferencijalnu rotaciju. Ali nakon bliže istrage, Beki i njegove kolege su otkrili da veza ide u oba smera. Diferencijalna rotacija je smanjena džinovskim zvučnim talasima.
Da bi istražili odnos između njih dvojice, on i njegove kolege su sproveli trodimenzionalne numeričke simulacije, istražujući efekte oscilacija. Istraživači su otkrili da modovi na visokim geografskim širinama – oni koji kruže oko polova – imaju dubok uticaj na ponašanje Sunca prenoseći toplotu sa polova u ekvatorijalni region.
Pošto su polovi topliji od ekvatora, ovaj prenos toplote ograničava temperaturnu razliku između dve geografske širine. To znači da kontrast između polova i ekvatora ne može preći 7 Kelvina (7 stepeni Celzijusa ili 12,6 stepeni Farenhajta).
Iako je ova razlika mala kada govorimo o kugli vrele plazme koja se vrti na hiljadama stepeni, ovaj temperaturni opseg na kraju kontroliše diferencijalnu rotaciju.
„Ova veoma mala temperaturna razlika između polova i ekvatora kontroliše ravnotežu ugaonog momenta na Suncu i stoga je važan mehanizam povratne sprege za globalnu dinamiku Sunca“, objašnjava Gizon.
Iako su procesi na neki način različiti, to je slično načinu na koji atmosferske nestabilnosti mogu proizvesti džinovske ciklonalne oluje na Zemlji. I dok postoji još prilično misterija koju treba rešiti, veza između procesa bi nam mogla pomoći da tamo stignemo. Modovi oscilovanja na visokoj geografskoj širini igraju značajnu ulogu u vođenju diferencijalne rotacije Sunca. A možda je ista dinamika u igri i kod drugih zvezda.
Sunce je velika stara plamena lopta na nebu, puna misterija i enigmi. Malo po malo, sve smo bliže njihovom rešavanju.
