211service.com
Solfläckscykeln är dubbeltoppad, säger astronomer
Solfläckar är svala, mörka fläckar på solens yta. De tros vara resultatet av ett tillfälligt undertryckande av konvektion av de inre vridningarna av solens magnetfält. Det är därför fläckarna är svalare än omgivningen.
Storleken och antalet solfläckar följer berömt en 11-årig cykel, ett fenomen som först påpekades av Heinrich Schwabe, en tysk amatörastronom 1843. Men 1967 påpekade Mstislav Gnevyshev vid Ryska vetenskapsakademin att många av dessa cykler verkar ha två toppar.
Idag säger Katya Georgieva vid Space and Solar-Terrestrial Research Institute i Sofia, Bulgarien, att hon vet varför. Hennes tänkande innebär att alla cykler har två toppar men att dessa ofta sammanfaller och gör dem svåra att reta isär.
Under årens lopp har astronomer byggt en anmärkningsvärt detaljerad bild av de konstiga mönster som är förknippade med solfläckar.
Till exempel tenderar fläckarna att bildas i par med motsatta polariteter.
Detta förklaras av tanken att solens magnetfält formas till små slingor som kallas flödesrör som vrider sig som tvinnade gummiband och då och då brister genom solens yta. Solfläckar bildas vid utgångs- och ingångspunkterna för dessa slingor, vilket är anledningen till att de bildas i par med motsatt polaritet.
Fläckarna tenderar också att bildas på höga breddgrader i början av solcykeln. Sedan, när cykeln fortskrider, bildas de närmare ekvatorn.
Astronomer tror att orsaken till detta är att solens magnetfält tenderar att svänga över den 11-åriga cykeln. Så fältet tenderar att sträcka sig växelvis i nord-sydlig riktning och sedan i öst-västlig riktning, som en ringande klocka.
Denna oscillation trycker flödesrören genom ytan nära polerna i början av cykeln och sedan närmare ekvatorn när svängningen fortskrider.
Det som verkar tydligt är att fläckarna är intimt förbundna med de komplexa interaktionerna mellan solens magnetfält och konvektionsmönstren i dess yttre lager.
Det enklaste mönstret för konvektion är att värme rör sig i en cellliknande cykel, mot polerna längs ytan och sedan tillbaka till ekvatorn under ytan. (Detta mönster kompliceras sedan av faktorer som Corioliskraften.)
Ibland kan dock detta mönster undergrävas av strömmar som kortsluter cykeln och går rakt ner från ytan till de lägre lagren, snarare än att följa hela cykeln till polerna.
Georgieva säger att flussrören följer ett liknande mönster. Vissa följer hela ekvator-till-pol-cykeln medan andra kortsluter denna process. Dessa olika beteendemönster tenderar att trycka flussrör genom ytan vid olika tidpunkter.
Det är denna skillnad i beteende som leder till de dubbla topparna i solfläckscykeln, säger Georgieva. Dessa två delar av flödet, när de omvandlas av den differentiella rotationen vid basen av konvektionszonen, ger upphov till två toppar av solfläcksaktivitet, säger hon.
Det verkar förklara denna konstiga aspekt av solfläcksaktivitet. Det finns dock många andra kuriosa. Georgievas arbete är långt ifrån avslutat.
Ref: arxiv.org/abs/1103.4552 : Varför solfläckscykeln är dubbeltoppad
Du kan nu följa The Physics arXiv Blog på Twitter