Překvapení bloudících částic

Jedním z nebezpečenstev, kterými nás obdařuje naąe Slunce, jsou vysoce energetické částice, jeľ jsou vyvrhovány v hojném mnoľství při jevech zvaných CME (coronal mass ejection -- výtrysk hmoty do koróny). Pohyb těchto částic je řízen předevąím slunečním magnetickým polem.

Slunce je obrovským magnetem -- jeho magnetické pole prochází celou Sluneční soustavou počínaje Merkurem a daleko za Plutem konče. Jediný důvod, proč jej nepoci»ujeme i na Zemi je ten, ľe zemské magnetické pole je lokálně silnějąí, neľ to sluneční. V meziplanetárním prostoru ale kope sluneční magnetické pole jednoznačně přesilovku.

Protoľe Slunce podobně jako drtivá větąina nebeských objektů rotuje, tvar slunečního magnetického pole má spirálový charakter. Vědci tomuto typu říkají "Parkerova spirála" na počet fyzika, jeľ ji poprvé popsal. S pouľitím modelu Parkerovy spirály jsou pak sluneční fyzikové schopni odhadnout, kudy budou vyvrľené sluneční částice Sluneční soustavou cestovat. Takové předpovědi potřebují například astronauti chystající se vystoupit do volného prostoru, protoľe přicházející meziplanetární bouře by je mohla ohrozit na zdraví i ľivotě.

Jenľe tým Minga Zhanga z Floridského technologického institutu s pomocí pozorování sondy Ulysses přiąli na to, ľe ne vľdy se kosmické částice chovají tak, jak by od nich člověk očekával. Ne vľdy tedy následují Parkerovu spirálu.

Ulysses je společná mise Evropské kosmické agentury a NASA určená k výzkumu Slunce. Sonda byla vypuątěna ze Země v roce 1990 a po gravitačním urychlení u Jupitera o dva roky později zaujala své místo na orbitální dráze, jeľ prochází vysoko nad oběma slunečními póly. A to je přesně to, co vědci chtěli -- z oblasti slunečních pólů totiľ mají aľ zoufale málo pozorování. Při pozorování ze Země se totiľ aľ na drobné odchylky díváme téměř ve směru slunečního rovníku a Ulysses nám tedy dává příleľitost dívat se na téľe události i z jiného úhlu.

14. července 2000, v den výročí dobytí Bastilly, vzplála na Slunci velmi silná erupce. Zdrojem byla skvrna dvacetkrát rozměrnějąí, neľ celá naąe planeta Země. Erupce se očekávala, nebo» uľ několik dní před tím byla konfigurace magnetického pole ve skvrně velmi nestabilní.

Výtrysk záření v ąiroké oblasti elektromagnetického spektra způsobil několik hodin trvající silné ruąení rádiového vysílání. S explozí byla téľ spojena masivní koronární ejekce hmoty mířená k Zemi. Na atmosféru narazila částicová rázová vlna o dva dny později a způsobila polární záře, které byly pozorovatelné hodně daleko na jih. Magnetické pole, zmrzlé v mraku plazmatu, jeľ dorazil k Zemi, měl na svědomí dočasné vyřazení několika zemských satelitů z provozu.

Ulysses tuto událost pozorovala ze vzdáleností tří astronomických jednotek umístěná nad jiľní sluneční polokoulí. V té době se přímo dívala na -60. rovnoběľku. Erupce se odehrála ale na severní polokouli v heliografické ąířce dvacet dva stupňů. A právě tento boční pohled druľice Ulysses byl klíčem k objevu Zhangova týmu.

Ačkoli nebyl výtrysk z erupce směrování na Ulysses, sonda byla s expandující CME spojena siločarami slunečního magnetického pole. Částice a předevąím protony se nejdříve chovaly tak, jak vědci očekávali -- tedy začaly sledovat Parkerovu spirálu. Ale o několik hodin později byla Ulysses zasaľena sprąkou protonů mířených o 90 stupňů "ąpatně"! Protony si razily cestu napříč siločárami magnetického pole, přestoľe by se měly pohybovat podél nich.

Vědci mají pro tento jev jméno -- cross-field diffusion. Stává se to, kdyľ je magnetické pole hodně zamotané. Částice se jsou pak schopny driftovat z jedné zamotané siločáry na druhou. A velmi brzy se jiľ pohybují v naprosto neočekávaném směru.

Je to velký problém, nebo» částice ze slunečních erupcí mohou být hodně nebezpečné. Předevąím pro kosmonauty pobývající na kosmických lodích. Ale také pro veąkerou elektroniku na oběľné dráze, čili vlastně pro vąechny umělé druľice Země. Elektronický prvek můľe být zcela zničen jediným dobře mířeným a správně energetickým protonem.

Vědci jiľ vyvinuli počítačový model, který předpovídá, jak pocestují vyvrľené částice Sluneční soustavou. Nyní musí zahrnout jeątě difúzi napříč magnetickým polem. A to je problém, nebo» se to stává v místech, kde se magnetické pole odliąuje od předpokládané Parkerovy spirály. Větąina Sluneční soustavy je doposud neprozkoumaná a vědci se mohou jen dohadovat, kde vąude se taková místa nacházejí.

"Máme se stále co učit," uzavírá Zhang. "Stále hledáme odpovědi."

Zdroj: Science@NASA.