Astrofizikai Saulėje aptiko stipriausią magnetinį lauką per visą stebėjimų istoriją, nors ten jo būti neturėtų

Mokslininkus labiausiai nustebino vieta – tokį stiprų lauką čia aptikti jie tikėjosi mažiausiai – sritis yra ne Saulės dėmėje. Nacionalinės astronomijos observatorijos mokslininkų Takenori J. Okamoto ir Takashi Sakurai tyrimas publikuojamas The Astrophysical Journal Letters straipsnyje

Kaip ir bet kokia įprasta žvaigždė, Saulė yra gigantiškas karštos plazmos – medžiagos, kurią daugiausiai sudaro elektringos dalelės (elektronai, jonai ir pan.) – rutulys. Šios dalelės juda labai greitai. O kur yra judančios elektringos dalelės (elektros srovė), yra ir magnetinis laukas (elektromagnetinės indukcijos atradimas paprastai priskiriamas Maiklui Faradėjui). Kuo greičiau juda krūvininkai, tuo magnetinis laukas stipresnis. Tad, magnetiniai laukai – nuolatiniai žvaigždžių, tuo pačiu ir Saulės, gyvenimo palydovai. Jie valdo daugelį žvaigždžių aktyvumo pasireiškimų: blyksnius, medžiagos išmetimus, dėmių susidarymą.

Saulė turi dipolinį magnetinį lauką, lėtai susisukantį dėl jos pačios sukimosi. Kartą per 11 metų poliai pasikeičia vietomis. Šio proceso prigimtis dar ne visai aiški, tačiau jis lemia Saulės aktyvumo ciklą.

Magnetinio lauko „jėga“ Saulės paviršiuje yra maždaug vienas gausas (c.g.s. sistemos magnetinės indukcijos – vektorinio dydžio, nusakančio magnetinio lauko stiprį konkrečiame erdvės taške, kitaip – magnetinio srauto tankio, matavimo vienetas. 10 000 gausų lygūs vienai teslai). Tai maždaug prilygsta Žemės paviršiuje esančiam magnetiniam laukui. Kartais kai kuriose Saulės paviršiaus vietose magnetinis laukas gali sustiprėti – taip kyla blyksniai ir vainikinės masės išsiveržimai iš išorinių Saulės atmosferos sluoksnių. Kai šie greiti plazmos srautai užgriūva Žemės magnetinį lauką, kyla poliarinės pašvaistės, magnetinės audros ir kiti žmonių gyvenimus veikiantys reiškiniai. Būtent todėl Saulės magnetiniai laukai tyrinėjami ne vien iš mokslinio smalsumo, bet ir praktiniais sumetimais.

Tamsios Saulės paviršiaus dėmės – irgi žvaigždės magnetinio lauko lokalaus sustiprėjimo pasireiškimas. Šios dėmės – Saulės fotosferos (žvaigždės atmosferos dalies, iš kurios ji labiausiai spinduliuoja) dalys, kurių temperatūra žemesnė už aplinkinių sričių.

Saulės paviršiaus vidutinė temperatūra maždaug 6000 K, o dėmės „atvėsusios“ iki ~4500 K. Kaip žinia, kūno šviesumas proporcingas ketvirtajam temperatūrai laipsniui, todėl dėmės maždaug 3 kartus blyškesnės, o palyginus su ryškiai spindinčia aplinka – kone juodos.

Ir ką tai turi bendro su magnetiniu lauku? Dabar Saulės dėmių susidarymo schema yra tokia – dėmės atsiranda tose vietose, kur į paviršių prasiskverbusios Saulės magnetino lauko linijos sudaro kompaktišką darinį – kilpą. Magnetino lauko linijos prie kilpos pagrindo susitelkusios į pluoštą, dėl ko magnetinis laukas čia sustiprėja iki 3–4 tūkstančių gausų. Toks stiprus laukas pristabdo medžiagos konvekciją ir kliudo išsilaisvinti gilesnių Saulės sluoksnių šilumai: prie kilpos pagrindo plazma atvėsta ir matoma kaip dėmė . Iš to aišku, kad dėmės atsiranda poromis ir turi skirtingą poliškumą – šiaurinį ar pietinį – priklausomai nuo jų lokalaus magnetinio lauko linijų krypties – į žvaigždės paviršių ar iš jo.

Saulės dėmių ir jų magnetinių laukų stebėjimas – viena iš įprastinių šiuolaikinės heliofizikos (astrofizikos skyrius, tyrinėjantis Saulės fizikos problemas) užduočių. Tuo užsiima ir Japonijos kosminė observatorija Hinode, į orbitą iškelta 2006 metais. Būtent ja 2014 metais Japonijos Nacionalinės astronomijos observatorijos darbuotojai stebėjo vieną iš tada matomų poros dėmių (NOAA 11967).

Mokslininkai stebėjo dėmių porą ir taip galėjo išmatuoti skirtingų jos dalių magnetinio lauko stiprį. Jie išsiaiškino, kad didelės dėmės centre magnetinis laukas maždaug keturis tūkstančius kartų didesnis už vidutinį Saulės magnetinį lauką. Tai nebuvo netikėta, o štai indukcija (magnetino lauko jėgos charakteristika) pasirodė esanti rekordinė – 6250 gausų.

Saulės konvekcija

Kad suprastume Saulės sandarą (žinoma, labai supaprastintai), įsivaizduokime ant viryklės stovintį verdančio vandens puodą. Viryklė tiekia šilumą, kuri šiluminio spinduliavimo pavidalu pereina puodo dugną ir įkaitina vandenį. Vanduo užverda: karšti jo srautai kyla nuo įkaitusio dugno į viršų, čia atvėsta ir leidžiasi žemyn. O nuo paviršiaus šilumą perneša garai arba įkaitęs oras. Saulės viryklės vaidmenį atlieka jos branduolys, kuriame vyksta termobranduolinės reakcijos, storo puodo dugno vaidmenį – vadinamoji spinduliavimo zona, o verdančio vandens – konvekcijos zona. Jeigu kurioje nors vietoje konvekcija susilpnėja, ten Saulės paviršius atvėsta ir atrodo tamsesnis.