Novákoviny

Slunce je motorem téměř všeho, co se na Zemi odehrává, přesto zůstává poněkud stranou pozornosti poukazování vědců na to, že současné minimum sluneční aktivity se může projevit v chodu ekonomik i v každodenním životě mnoha nečekanými způsoby. Přitom důkazů, že pozemské klima ovlivňuje především naše hvězda, je z minulosti známo hodně. 

 

Irina Katiashvili z Amesova výzkumného střediska patřícího pod kosmickou agenturu NASA nedávno zpracovala údaje z několika špičkových přístrojů sledujících Slunce a došla k závěru, že křivka sluneční aktivity míří k poklesu, jaký nemá obdoby za posledních 200 let. Vědci z NASA v této souvislosti upozorňují, že obdobný vývoj předcházel tzv. Maunderovu minimu v 17. století, kdy zcela vymizely sluneční skvrny. Tato epizoda se nápadně překrývá s tehdejším výrazným ochlazením klimatu, kterému se výstižně říká malá doba ledová.

NASA se za výsledky Iriny Katiashvili postavila už tím, že jim dala prostor na svém oficiálním webu. Současně ale upozorňuje, že i kdyby by se scénář sluneční aktivity v období Maunderova minima měl nyní opakovat, nemusí to nutně znamenat konec globálního oteplování, případně by došlo jen k jeho zmírnění. Ne všichni s tím ale souhlasí; jiní vědci tvrdí, že pokud Maunderovo minimum opravdu souviselo s malou dobou ledovou, nejspíš by nás v následujících desetiletích nečekalo nic hezkého. A zdaleka by se to netýkalo jen ekonomiky.

Zpráva tak podnítila diskusi, jaký by měl předpokládaný vývoj sluneční aktivity skutečný dopad na klima, počasí, ekonomiku, mezinárodní vztahy - ale dokonce i na zemětřesení a sopečnou činnost.

 

Příliš dlouhá zima

Každou sekundu se v jádru Slunce přemění 700 milionů tun vodíku v 695 milionů tun hélia při termojaderné fůzi a v energii, která má podobu gama záření. Ta cestou k povrchu mnohokrát přemění své formy, takže je nakonec vyzářena do okolního vesmíru mimo jiné v podobě světla a tepla. Na Zemi z toho dopadá jen nepatrný zlomek, přesto představuje prakticky veškerou energii, kterou má naše planeta k dispozici. I zdánlivě nepatrný výkyv v aktivitě Slunce proto může mít nedozírné následky.

 

 

obr: Skvrny na slunci. Vlevo celkový pohled, vpravo detail

 

 

Jedním z nejvýraznějších projevů vnitřních pochodů na povrchu Slunce jsou sluneční skvrny. Jde o relativně chladnější místa vrstvy zvané fotosféra - zatímco okolí má teplotu okolo 6000 stupňů Kelvina, v místě skvrny to je "jen" 4000 stupňů.

Počty slunečních skvrn na slunci pravidelně kolísají v cyklu, který průměrně trvá jedenáct let (tzv. Schwabeův cyklus). Za tu dobu Slunce přejde z maximální aktivity, během níž je mnoho skvrn, slunečních bouří a dalších dramatických projevů, až do minima, při němž skvrny prakticky vymizí. Od okamžiku, kdy se začnou objevovat nové, začíná i nový cyklus.

Ve skutečnosti je Schvabeův cyklus polovinou dvaadvacetiletého Haleova cyklu, během něhož se přepóluje a pak do původní polarity zase navrátí magnetické pole Slunce. Předpokládá se i existence vyšších cyklů trvajících stovky nebo dokonce tisíce let. V současnosti budí pozornost zejména tzv. Suessův cyklus trvající okolo dvou století, což je právě doba, která nás dělí od Maunderova minima a malé doby ledové. Pro potvrzení existence vyšších cyklů však chybí dostatečně dlouhá časová řada údajů o aktivitě Slunce.

Existence skvrn je známá už od starověku, později ale mezi učenci převládlo filosofické mínění, že naše hvězda musí být ze své podstaty dokonalá, takže žádné skvrny nemá (přestože jsou často k vidění prostým okem). Až na přelomu 16. a 17. století tyto útvary svým dalekohledem pozoroval Galileo Galilei a začalo se na ně zase věřit. Od té doby jim hvězdáři věnovali soustavnou pozornost a vedli o jejich výskytu přesné záznamy.

 

 

obr.: Maunderovo minimum se přesně kryje s poklesem teplot vlýmluvně nazývaným malá doba ledová. Tehdy zamrtzalo i Severní a Baltské moře

 

Tak se také podařilo zjistit, že v jedenáctiletém cyklu se občas projevují výchylky - byly zaznamenány případy, kdy perioda trvala pouhých 7 let, nebo naopak až 17 let. Jeden vědec však zjistil znepokojující skutečnost: v minulosti se vyskytlo nejméně jedno dlouhé období, kdy tento běh jakoby ustal.

V polovině 19. století si britský astronom Edward Walter Maunder při studiu starých záznamů všiml, že chod slunečních cyklů se v minulosti na nějaký čas zastavil - v 17. a 18. století zcela vymizely sluneční skvrny a došlo k dalším změnám v aktivitě Slunce. V této době také byla sluneční korona tenčí a slabší.

Záznamy ze starých kronik rovněž ukázaly, že v té době se přestaly na obloze objevovat polární záře. Nepochybně tedy šlo o celkový pokles aktivity naší hvězdy. Dnes je tento fenomén na počest svého objevitele označován jak Maunderovo minimum.

Za počátek Maunderova minima je považován rok 1638 (některé zdroje uvádějí 1645). Tehdy se také naplno projevila malá doba ledová, která následovala po naopak velmi teplém klimatickém výkyvu (tzv. středověkém teplotním optimu) vrcholícím okolo roku 1000. V té době dokonce mohli Vikingové v Grónsku provozovat zemědělské farmy, o čemž se dnes může obyvatelům ledovci pokrytého ostrova jen zdát.

 

 

obr.: Závislost mezi sluneční aktivitou a klimatem

 

Následné zhroucení klimatu do malé doby ledové mělo dalekosáhlé důsledky - jak ukazují mimo jiné i obrazy tehdejších malířů se zamrzlým Severním mořem. Romantika bruslení na moři ale byla jen slabým vyvážením záporných stránek - na prvním místě sérií katastrofálních neúrod a dramatických výkyvů počasí.

Chladná perioda vyvrcholila mezi lety 1600 a 1700, kdy často plodiny nemohly vůbec vzejít a hospodářská zvířata umírala v důsledku hladu a epidemií.

Skvrny se na Slunci objevily až okolo roku 1715 a jedenáctiletý cyklus zase nastartoval. Není při tom bez zajímavosti, že mimořádně silné zimy a neobvyklé výkyvy počasí nastaly až po odeznění minima v druhé polovině 18. století.

Například české kroniky zaznamenávají kruté mrazy v letech 1784, 1794 a 1796 a katastrofální povodně v roce 1782. Od té doby až do současnosti se klima průběžně otepluje.

 

Předpovědi kosmického počasí mohou ochránit Zemi

Závěry Iriny Katiashvili jsou v souladu i s některými jinými pracemi, ale liší se od nich přesností a vypovídací hodnotou, protože vycházela z jiných zdrojů dat. Zatímco dříve vznikaly predikce solární aktivity pouze na základě vyhodnocování četnosti a velikosti slunečních skvrn a z měření vlivu Slunce na magnetické pole Země, ona k nim přidala komplexnější informace ze satelitů provádějících přímá měření magnetického pole naší hvězdy. Šlo především o satelit Solar Dynamics Laboratory (SDL), ale také o nedávno dokončený pozemní teleskop Big Bear Solar Observatory (BBSO).

 

 

obr.: Sluneční teleskop Big Bear Solar Observatory

 

 

Díky komplexnějším informacím bylo možné vytvořit 3D simulaci magnetohydrodynamických procesů odehrávajících se ve slunečním nitru. Metodika vypracovaná roku 2008 byla použita pro experimentální předpověď solární aktivity na další léta.

Doposud se předpovězené hodnoty se velmi blíží skutečným. Pokud bude mít model pravdu i do budoucnosti, pak by to znamenalo, že maximum nadcházejícího cyklu sluneční aktivity bude o 30 až 50 procent nižší, než bylo je běžné - a to se na Zemi nemůže neprojevit.

Že se se Sluncem v poslední době děje něco neobvyklého, naznačují i práce britského vědce Michaele Lockwooda a dalších astronomů. V předchozím minimu jedenáctiletého cyklu okolo roku 2008 bylo Slunce bez skvrn 268 dní, což je rekord za celou dobu pozorování od Galileových časů.

Rekord ale nevydržel: padl při současném minimu, kdy za rok 2019 bylo bez skvrn 272 dní, z toho 35 dní nepřetržitě. Vědců domnívajících se, že by se malá doba ledová mohla vrátit, proto přibývá a doporučují, aby se i této možné variantě dalšího vývoje klimatu věnovala pozornost.

Nejde ale jen o současné minimum výskytu skvrn. Metodika, kterou použila Irina Katiashvili možná umožní předpovídat i další průběh sluneční aktivity, včetně následujících maxim. Magnetické bouře vyvolané sluneční aktivitou v maximech mohu mít devastující účinky na energetickou infrastrukturu, komunikace, počítačové sítě a další životně důležité systémy.

Známý je případ extrémně silné geomagnetické bouře roku 1859, kdy noční nebe rozsvítily intenzívní polární záře i nad subtropickými oblastmi. Tehdy elektrické výboje likvidovaly jen telegrafní linky, protože jiná infrastruktura neexistovala, dnes by se ale při stejně silné bouři prakticky zastavil život - zejména ve vyspělých zemích. V menším měřítku Slunce předvedlo své ničivé schopnosti roku 1989, kdy se jeho přičiněním zhroutilo zásobování elektřinou v kanadské provincii Quebec. Kdyby se opakovala událost z roku 1859 (a k tomu dříve nebo později dojde), technická civilizace by nejspíš stála na pokraji kolapsu a škody by dosáhly astronomické výše.

Z některých studií také vyplývá, že Slunce má vliv na tektonickou a vulkanickou činnost. Mechanismus tohoto působení zatím není znám, má se ale za to, že změny zemské magnetosféry vyvolané sluneční aktivitou mají vliv na množství kosmického záření dopadajícího na Zemi. V případě větší intenzity kosmického bombardování zřejmě energetické částice pronikají do zemské kůry hlouběji a ovlivňují pochody, které tam probíhají.

Znalost toho, co má naše hvězda za lubem, by tedy prospěla i možnostem předpovídání zemětřesení a velkých sopečných erupcí.

 

 

obr.: Evropská sonda Solar Orbiter pro výrzkum Slunce

 

 

Doslova otázku života a smrti představuje možnost předvídat sluneční aktivitu pro astronautiku. Zatímco ISS obíhá Zemi v poměrně malé výšce pod ochranou zemské magnetosféry, posádky misí na Měsíc, Mars nebo k asteroidům tuto ochranu mít nebudou. Kdyby jejich loď nebo stanici zasáhl proud částic vymrštěných sluneční erupci, zahynou.

Přitom předpokládaný návrat astronautů na Měsíc spadá právě do období maxima jedenáctiletého cyklu. Snížení aktivity slunce by tedy bylo pro program dobrou zprávou.

Pokud se ukáže, že modely procesů ve slunečním nitru fungují a že jde na jejich základě vytvářet spolehlivé předpovědi, šance na přežití a další rozvoj naší technologické civilizace by se zásadním způsobem zvýšily. Ovšem pouze za předpokladu, že tyto modely budou "krmeny" dostatkem kvalitních dat. Proto také startují stále nové satelity umožňující sledovat Slunce zblízka a z úhlů, které jsou pro pozemské teleskopy nedostupné.

Zatím posledním takovým přístrojem bude evropská sonda Solar Orbiter, která odstartovala 10. února 2020. Pokud vše půjde dobře, během dvou let se dostane na dráhu, poprvé umožňující sledovat i děje na pólech Slunce. Bude přitom naší hvězdě blíž než planeta Merkur a měla by tam vydržet nejméně 6 let, ale možná i skoro dvakrát tolik.

Cílem mise je studium jevů ve vrchních vrstvách sluneční atmosféry, vznik slunečního větru a magnetického pole a mechanismy ovlivňování zemské magnetosféry Sluncem. Získané výsledky by měly mimo jiné umožnit lepší předpovídání výkyvů v aktivitě naší hvězdy, které mohou ohrožovat pozemské technologie. Na 4 z 10 vědeckých přístrojů na palubě sondy se podíleli vědci a technici z České republiky.

 

Jan A. Novák

You have no rights to post comments