Viaţa cu o stea furtunoasă, Soarele

Inima neagră a unei pete solare – cu diametrul cît Terra – şi formaţiunea din jur n-au fost nicicînd fotografiate atît de clar. Imaginile, obţinute cu noul Telescop Solar Suedez, din Las Palmas, se adaugă datelor obţinute de observatoarele terestre şi spaţiale, care au făcut din această perioadă vîrsta de aur a studiului Soarelui. Există un motiv de grabă pentru aceste cercetări: chiar dacă astrul face posibilă viaţa pe Pămînt, izbucnirile lui pot provoca şi mari pagube. Foto: Oddbjørn Engvold, Jun Elin Wiik, Luc Rouppe van der Voort, Institutul de Fizică Teoretică, Universitatea din Oslo. Telescopul Solar Suedez 1-Metru

Abia începem să înţelegem reactorul termonuclear căruia îi spunem Soare.

Se spune „vizibilitate perfectă“. Scrutînd albastrul luminos al dimineţii de la 2.400 de metri deasupra Atlanticului, în largul coastei de vest a Africii, nu e greu de înţeles de ce. Pentru astronomi, vizibilitatea perfectă înseamnă că aerul permite obţinerea unei imagini clare şi stabile a obiectelor cereşti. Şi, într-adevăr, este aproape ireală claritatea de safir a cerului peste Insula Las Palmas, una dintre cele mai vestice dintre Insulele Canare.
„Întinde-ţi mîna pînă cînd degetul mare acoperă soarele – îmi spune Göran Scharmer, directorul Institutului pentru Fizica Soarelui al Academiei Regale de ştiinţe a Suediei. Cînd exact deasupra marginii degetului tău e albastru închis, ai de-a face cu un cer coronal.“
Cerul coronal în sine nu garantează o vizibilitate perfectă, dar indică o atmosferă calmă, fără praf. De aceea, Scharmer şi echipa sa se află aici, în buza unei străvechi caldere vulcanice, cu aproape un kilometru deasupra plafonului de nori, continuînd o cercetare veche ca şi omul: studierea focului din cer.
Acest foc arde de 4,6 miliarde de ani, înainte chiar să fi existat un Pămînt care să se încălzească la dogoarea lui dătătoare de viaţă. Cu toate acestea, de-abia în ultimele două decenii cercetătorii au început cu adevărat să înţeleagă reactorul termonuclear pe care-l numim Soare.
După standardele galactice, steaua noastră este de-a dreptul neînsemnată. Desigur, ea este atît de uriaşă, încît un milion de Pămînturi ar încăpea confortabil înăuntrul său. Şi este atît de densă, încît razele de soare pe care le vezi astăzi şi-au început călătoria lor din centrul astrului înainte de ultima glaciaţiune, avînd nevoie de sute de mii de ani pentru a-şi croi drum pînă la strălucitoarea fotosferă, înainte de a face călătoria de 8 minute şi 150 de milioane de kilometri prin spaţiu pînă la privirea ta.
Cu toate acestea, Soarele face parte doar din categoria stelară generică a „piticelor galbene“, numite tip G, un tip atît de banal de comun, încît există miliarde la fel numai în Calea Lactee.
Soarele se află, efectiv, la originea întregii energii care întreţine viaţa, determină vremea, controlează climatul şi este, desigur, cea mai apropiată legătură a noastră cu procesele care animă galaxiile şi alimentează cosmosul.
„Soarele este pentru astrofizicieni la fel ca «Piatra de la Rosetta» pentru istorici“ – spune Scharmer, ale cărui observaţii cu Telescopul Solar Suedez 1-Metru, din Las Palmas, continuă să stabilească recorduri mondiale în materie de înaltă rezoluţie. „Este însă o piatră pe care n-am reuşit încă s-o descifrăm în totalitate.“
Chiar şi astăzi, la patru secole după ce Galileo şi alţi cercetători au şocat Europa dezvăluind faptul că o grămadă de pete se mişcau pe suprafaţa solară, multe dintre cele mai adînci taine ale stelei noastre rămîn învăluite în mister. Cercetătorii sînt acum pe cale de a găsi răspunsuri, datorită unei creşteri a interesului internaţional în decursul ultimilor 20 de ani şi progresului în modelarea computerizată şi apariţia unor noi instrumente, de înaltă tehnologie, atît pe Pămînt, cît şi în spaţiu, capabile să monitorizeze aspecte subtile ale comportamentului Soarelui, care mai înainte erau de nedescifrat şi uneori inimaginabile.

„Înainte era dermatologie solară – spune Scharmer. Acum e chiar astrofizică.“
Dar e încă nevoie de o rezoluţie telescopică şi mai fină. Mulţi cercetători cred că unele structuri solare fundamentale au dimensiuni de numai cîţiva kilometri. Cea mai bună rezoluţie cu telescopul suedez este de 80 de kilometri, aşa că echipa încearcă din răsputeri să-şi perfecţioneze instrumentele. La fel se întîmplă şi cu cercetătorii unora dintre numeroasele observatoare terestre, de la Sunspot, în New Mexico, pînă la culmile muntoase din Maui şi interiorul interzis al Siberiei. Pe orbite se află cam zece observatoare spaţiale – aproape toate lansate pe la mijlocul anilor 90. Există, în plus, noi iniţiative pentru a înţelege şi a prognoza vremea spaţială, efectele create de miliardele de tone de plasmă care pot erupe din Soare, cauzînd furtuni electromagnetice în tot sistemul solar. Pentru cei care operează sensibilele sisteme de transmisiuni şi comunicaţii prin satelit, Sistemul de Poziţionare Globală (GPS), nave spaţiale militare sau diverse sisteme foarte necesare pentru viaţa modernă, niciodată nu este suficient de repede.
Cu toate că aproape orice se întîmplă în sau pe Soare ne afectează planeta, două tipuri de evenimente solare explozive îi afectează cel mai mult pe pămînteni. Unul este explozia solară, în care o mică zonă deasupra suprafeţei Soarelui explodează la zeci de milioane de grade, aruncînd un val de radiaţii care poate întrerupe comunicaţiile, poate scoate din funcţiune sateliţii şi, teoretic, poate ucide un astronaut ieşit în spaţiu.
Celălalt eveniment este o ejecţie coronală de masă (CME), în care miliarde de tone de particule ionizate erup din haloul solar, coroana, cu milioane de kilometri pe oră. Cînd aceşti nori monstruoşi izbesc magnetosfera protectoare a Pămîntului, ei turtesc liniile cîmpului magnetic şi aruncă o putere de mii de miliarde de waţi în atmosfera superioară a Terrei. Aceasta poate supraîncărca liniile electrice, cauzînd masive pene de curent, şi poate distruge delicatele instrumente de pe orice se află pe orbita Pămîntului.
Adesea exploziile şi CME au loc împreună, aşa cum s-a întîmplat în octombrie anul trecut, cînd s-a produs a patra ca putere dintre exploziile observate vreodată. Atunci, două ejecţii coronale de masă au lovit, una după alta, planeta. Graţie echipamentului modern de detecţie, am primit suficiente avertizări pentru a se putea lua măsuri de protecţie. Atmosfera a fost atît de încărcată electric, încît aurorele boreale s-au văzut mult spre sud, pînă în Mediterana, dar pagubele au fost reduse. Din contră, în 1989, cînd o violentă CME a lovit Pămîntul, aceasta a distrus reţeaua electrică HydroQuebec, lăsînd aproape 7 milioane de oameni fără curent electric şi cauzînd pagube de mai multe milioane de dolari.
Nu întîmplător descifrarea cauzelor acestor evenimente este o prioritate de primă mărime printre cercetători. Steaua noastră însă îşi dezvăluie cu mare încetineală secretele – şi nu-i de mirare: studierea Soarelui presupune să intri într-o lume extraordinar de stranie.
Cea mai mare parte a Pămîntului este solidă. Dimpotrivă, Soarele în întregime este gaz: cam 70% hidrogen, 28% heliu şi 2% elemente mai grele. Stratul exterior, vizibil, se numeşte fotosferă. De fapt însă, Soarele nu are „suprafaţă“, iar atmosfera sa se extinde pînă la Pămînt şi dincolo de acesta, rarefiindu-se cu distanţa.
În plus, Soarele este un adevărat balamuc al activităţii electromagnetice. Pe Pămînt, foarte puţine materiale sînt bune conducătoare de electricitate. Pe Soare însă, aproape orice conduce electricitatea, pentru că nu există prea mulţi atomi neutri rămaşi intacţi. Copleşitoarele energii termice şi ale radiaţiilor excită electronii pînă în punctul în care aceştia sînt expulzaţi din propriii atomi, dînd naştere unei supe clocotite de nuclee încărcate pozitiv şi de electroni negativi liberi – un amestec gazos numit plasmă, care poate conduce curentul la fel de uşor ca sîrma de cupru.

Ca orice alt obiect încărcat electric, cînd se mişcă, plasma generează un cîmp magnetic. Cum aceste cîmpuri se schimbă, ele induc mai mult curent în flux, care, în continuare, generează noi cîmpuri. Această încîlceală de plasmă şi efecte magnetice şi electrice determină forma a aproape tot din sau de deasupra Soarelui, cum ar fi strălucitoarele bucle coronale sau zonele întunecate pe care le numim „pete solare“.
Sursa acestei energii este fuziunea nucleară. Ca toate stelele, Soarele s-a format cînd gazele şi praful dintr-o anumită zonă s-au adunat, atrase de gravitaţie, învîrtindu-se într-o sferă. Pe măsură ce masa acesteia a devenit tot mai mare, hidrogenul din centru a fost strivit de presiunea gigantică, declanşînd, în final, o reacţie de fuziune, în urma căreia nucleele de hidrogen au ajuns să se unească, printr-o reacţie în lanţ, formînd heliu. Nucleele rezultate sînt doar cu puţin mai uşoare decît cele de hidrogen, care le-au dat naştere. Diferenţa este convertită în energie, conform celebrei relaţii a lui Einstein, E = mc2.
O mare parte din această energie este eliberată ca lumină, sub forma razelor gamma – lungimea de undă cu cea mai mare energie a radiaţiei electromagnetice. Nucleul Soarelui este însă atît de dens, încît un simplu foton, unitatea fundamentală a luminii, nu poate străbate nici măcar o fracţiune de milimetru fără să se ciocnească de vreo particulă subatomică – ce îl va respinge sau îl va absorbi şi, apoi, reemite. Ca urmare, pot trece sute de mii de ani pînă ce un foton îşi croieşte drumul de 700.000 de kilometri pînă la suprafaţa Soarelui. Pînă atunci, el va fi radiat suficient de multă energie – cea mai mare parte a acesteia apărînd ca radiaţia destul de slabă pe care o numim „lumină vizibilă“.
Au trebuit decenii pentru a înţelege fizica acestui proces, care a fost ridiculizat ca bizar prin anii ,20, atunci cînd a fost sugerat pentru prima dată de marele astronom britanic Sir Arthur Eddington şi colaboratorii săi, care erau convinşi că sursa energiei solare era un fenomen subatomic care necesita o căldură enormă.
Pînă prin anii ,50 totuşi modelul fuziunii fusese verificat suficient pentru a fi convingător, cu excepţia unui singur, frustrant, mister: apariţia unor fantomatice particule subatomice, numite neutrino, care se produc în procesul de fuziune. În ciuda deceniilor de cercetări asidue, oamenii de ştiinţă au putut detecta doar o treime din numărul de neutrino care, conform teoriilor, ar trebui să lovească zilnic Pămîntul.
În sfîrşit, acum trei ani, un remarcabil efort internaţional, în care s-au implicat observatoare din Japonia şi Canada, a rezolvat problema, demonstrînd că particulele neutrino „lipsă“ se transformaseră în particule de alte tipuri, nedetectabile pînă la instrumentele de ultimă generaţie. Astrofizicienii încă se mai felicită.
E exaltare chiar ceea ce simte în prezent comunitatea ştiinţifică, pentru că explorările actuale se adaugă cunoştinţelor noastre despre Soare. Peter Gilman, un vechi cercetător al Soarelui, de la Observatorul de Mare Altitudine al NCAR, o rezumă astfel: „E vîrsta de aur a ştiinţei despre Soare.“
După cum o demonstrează rezolvarea misterului neutrino, aceasta este o problemă internaţională. Calul de povară al flotei spaţiale solare, de pildă, este SOHO (Observatorul Solar şi Heliosferic), un satelit operat împreună de Agenţia Spaţială Europeană şi de NASA. Lansat în 1995, acesta a contribuit, cu arsenalul său de instrumente, la cercetări ale oamenilor de ştiinţă din toată lumea.

Pe toate fronturile ştiinţei despre Soare s-au făcut descoperiri. Însă aproape orice răspuns dobîndit cu trudă a dezvăluit noi probleme: dansul neîntrerupt dintre plasmă şi cîmpurile magnetice face înnebunitor de dificilă separarea cauzei de efect. Fiecare nivel major de fenomene solare e influenţat de altele, fiecare are un efect direct asupra Terrei şi nici unul nu este încă pe deplin înţeles. Însă avîntul în rezolvarea a ceea ce astrofizicienii cred că sînt „marile întrebări“ nu pare să slăbească, dată fiind nevoia noastră crescîndă de a prevedea vremea spaţială. Şi pentru că, aşa cum spune astronomul John Harvey, de la Observatorul Solar Naţional, „Soarele este singurul obiect astronomic care are o importanţă majoră pentru umanitate.“
Printre „marile întrebări“ se numără (nu într-o ordine anume):
Care sînt mecanismele interne care dau naştere puternicului dinam magnetic al Soarelui?
Pe Soare, cîmpul magnetic determină, practic, totul. Steaua noastră posedă un cîmp magnetic principal general, cu poli magnetici diametral opuşi, care pare a fi generat de mişcarea internă a plasmei. Pînă nu de mult era imposibil de văzut ceva dincolo de fotosfera în flăcări. La începutul anilor ,80, s-a pus la punct helioseismologia – un fel de scanare cu ultrasunete a „măruntaielor“ Soarelui, ce permite analiza propagării undelor sonore prin Soare, folosind tehnica utilizată de geologi pentru a descifra structura internă a Terrei.
„Nimeni nu visa acum 30 de ani că va exista o posibilitate de a vedea dincolo de suprafaţa unei stele“ – spune John Leibacher, director de program la Global Oscillation Network Group (GONG), o reţea mondială de staţii de observaţie automate finanţată de Fundaţia Naţională de ştiinţă şi poziţionată în jurul globului la intervale de circa 60 de grade, pentru a supraveghea Soarele 24 de ore din 24.
Ideea analizării oscilaţiilor sonore a apărut în anii ,60, atunci cînd un fizician de la Caltech, pe nume Robert Leighton, a folosit tehnici de reprezentare Doppler pentru a demonstra că suprafaţa Soarelui pulsa cu oscilaţii ritmice, ca o tobă, cu o frecvenţă de circa o bătaie la cinci minute. Mai tîrziu, astronomii au descoperit mai multe tipuri diferite de unde care rezonează prin interiorul Soarelui, iar în anii ,90 au început să aplice principiile acusticii datelor obţinute de GONG şi de instrumente aflate în spaţiu, precum SOHO. Drept urmare, „vedem acum în interiorul Soarelui structuri la care nimeni nu s-ar fi aşteptat“ – spune astrofizicianul Craig DeForest, de la Boulder Southwest Research Institute (SwRI).
Probabil că surpriza cea mai mare este felul în care gravitează straturile cele mai adînci – mai ales comparativ cu strania mişcare de rotaţie externă a Soarelui. E nevoie de circa 26 de zile ca fotosfera vizibilă şi zona de convecţie de sub ea să facă o mişcare de revoluţie completă la nivelul ecuatorului, cu o viteză de circa 7.150 km/h (convertiţi din 1.985 m/s); au nevoie însă de circa 36 de zile în apropierea polilor, unde, leneşe, se „tîrăsc“ cu 875 km/h (convertiţi din 244 m/s).
Mulţi cercetători au bănuit de mult că straturile interne ale Soarelui – nucleul şi marea zonă de radiaţii – se rotesc mai repede decît cele externe. Acest lucru s-a dovedit parţial corect. Straturile interne se rotesc de parcă ar forma un corp solid, cu o revoluţie la fiecare 27 de zile – mai lent decît straturile superioare de la ecuator, dar mai rapid decît cele din zonele polare. Aceasta înseamnă că zona de radiaţii şi cea de convecţie se rotesc cu viteze diferite, alunecînd una peste cealaltă. Mulţi experţi consideră astăzi că această zonă de „forfecare“, cunoscută sub numele de tahoclină, se află la originea dinamului care generează principalul cîmp magnetic al Soarelui.
Mişcarea internă de forfecare întinde şi răsuceşte liniile nord-sud ale cîmpului magnetic, înfăşurîndu-le în jurul Soarelui. Aceasta le creşte energia, aşa cum întinderea unei fîşii de cauciuc acumulează energie în ea. Uneori, această acţiune dă naştere unor puternice mănunchiuri de linii de cîmp, cu destulă forţă ascensională ca să se ridice. Ele ies în fotosferă, sub forma buclelor, protuberanţelor sau a acelor enigmatice semne ale activităţii solare numite „pete“.

De ce variază petele solare în cicluri de 11 ani şi ce efecte au asupra climatului terestru?
Cînd aceste imense fascicule de linii de cîmp magnetic se umflă şi străpung, ca o hernie, fotosfera, pot varia în diametru de la 2.500 de kilometri pînă la de cîteva ori mărimea Terrei. Petele solare sînt vizibile deoarece mănunchiul de linii de cîmp împiedică mişcarea curenţilor de convecţie. Centrul petei, umbra, apare întunecat pentru că e cu 1.000 de grade sau mai mult mai rece decît fotosfera înconjurătoare, de circa 5.700˚C.
Informaţii de încredere despre petele solare datează din China secolului I î.Hr., iar cu telescopul acestea au fost văzute la începutul secolului al XVII-lea, însă nimeni n-a încercat o numărătoare sistematică a lor pînă la „recensămîntul“ început de astronomul german Samuel Heinrich Schwabe, în 1826. Pînă în 1843, el era suficient de încrezător să susţină că numărul lor variază într-un deceniu de la un minim la un maxim, şi apoi iar la un minim.
Pînă la 1915, astronomul american George Ellery Hale şi colegii săi de la Observatorul Muntele Wilson, din California, au arătat că petele solare apar de regulă în perechi, aliniate aproximativ paralel cu ecuatorul solar şi că fiecare jumătate dintr-o pereche are polaritatea magnetică opusă. Mai departe, ei au determinat faptul că toate perechile de pete din emisfera nordică a Soarelui au aceeaşi orientare şi că fiecare din perechile de pete din emisfera sudică au orientare opusă. Evident, aranjarea petelor e direct influenţată de înfăşurarea internă a cîmpului magnetic principal bipolar al Soarelui.
La fiecare 11 ani, în medie, Soarele îşi inversează polaritatea magnetică generală: Polul Nord devine Polul Sud şi viceversa. Astfel, un ciclu magnetic complet al Soarelui – cu întoarcere la orientarea sa iniţială – durează de fapt, în medie, 22 de ani. Nimeni nu înţelege întregul proces.
Este regretabil, pentru că există dovezi că ciclurile petelor solare au consecinţe directe asupra vieţii umane. O demonstrează situaţia de calm Minimum Maunder, ciudata perioadă dintre 1645 şi 1715, în care mărturiile arată că, practic, nu au apărut pete pe suprafaţa Soarelui.

Perioada a fost numită după astronomul britanic E. Walter Maunder, care, prin anii 1890, a încercat în zadar să stîrnească interesul asupra acestei aberaţii. În anii ,70, astrofizicianul american Jack Eddy a revăzut lucrările lui Maunder, remarcînd că Minimumul oferă „un bun exemplu despre influenţa solară asupra climatului“. Eddy, ca toţi cei care studiau Soarele la acea vreme, nu era convins că variaţia numărului de pete solare – cel mai evident indicator al activităţii acestuia – ar avea vreo legătură cu climatul terestru. El a examinat date privind grosimea inelelor de creştere ale copacilor din timpul celor 70 de ani de minim. Aceştia conţineau semnificativ mai mult carbon 14 decît arborii de dinainte sau de după acea perioadă. Aceasta înseamnă că, în acel interval, mari cantităţi de radiaţie cosmică au atins Pămîntul. (Un soare activ din punct de vedere magnetic reduce cantitatea de radiaţie cosmică pe care o primim.) Prin urmare, a conchis Eddy, trebuia să fie pînă la urmă o legătură.
Cercetările lui Eddy au atras, de asemenea, atenţia asupra altei perioade de lipsă a petelor solare, între 1460 şi 1550. Alăturînd acel episod la datele lui Maunder, cercetătorii au înţeles că aceste perioade prelungite de minim coincid cu miezul unei celebre epoci deosebit de friguroase în Europa şi în alte părţi ale lumii, cunoscută ca Mica Glaciaţiune (1400-1850). Ar putea părea că mai puţine pete ar putea să însemne un soare mai strălucitor. Dar, de fapt, luminozitatea soarelui e mai mare atunci cînd sînt mai multe pete, deoarece magnetismul lor creează zone ultraluminoase, numite facule.
Activitatea petelor solare a fost într-adevăr mai ridicată de-a lungul secolului trecut, iar temperaturile pe Pămînt au crescut. Însă conform unui raport recent al NASA, creşterea luminozităţii pare să contribuie doar la jumătate din creşterea globală a temperaturii de dinainte de 1940 şi chiar la mai puţin în anii din urmă, în timp ce gazele cu efect de seră au continuat să crească. Oscilaţiile activităţii solare sînt doar o parte din puzzle.
În plus, cunoştinţele noastre despre aceste oscilaţii sînt limitate. Cele mai bune studii helioseismologice şi observaţii high-tech ale navelor spaţiale pe care le avem acoperă doar circa 15 ani. şi, aşa cum arată Joel B. Mozer, fizician, „de la începutul epocii spaţiale, din anii ,50, am avut doar patru cicluri solare. Întreaga noastră înţelegere se bazează pe ele. Există însă o mulţime de dovezi că acestea nu reprezintă extremele.“
Din simulările pe calculator, cercetătorii au o idee despre cum ar putea să crească şi să se disipeze petele solare. Există însă prea puţine observaţii detaliate care să fie comparate cu teoria.
„Sperăm că helioseismologia ne va putea oferi pînă la urmă observaţii mai bune despre cîmpul magnetic, la adîncimi semnificative“ – spune Spiro Antiochos, de la Laboratorul de Cercetări Navale, din Washington, D.C., care realizează modele fizice ale exploziilor solare şi CME. „În prezent, trebuie să deducem de la suprafaţă ce se întîmplă dedesubt. Chiar şi despre o problemă simplă, precum structura cîmpului magnetic de sub petele solare, nu ştim nimic precis.“

Cum de coroana – haloul de ioni ultrararefiat care se întinde pe milioane de kilometri în frigul din spaţiu – este, într-un mod tipic, de sute de ori mai fierbinte decît suprafaţa solară?
Pentru cele mai uimitoare extreme ale activităţii solare, oamenii de ştiinţă îşi îndreaptă privirea spre caracteristica cel mai greu de observat a Soarelui: coroana. Vizibilă doar în timpul eclipsei totale, coroana şi vecina ei de mai mică altitudine, cromosfera – o bandă de plasmă lată de 2.500 de kilometri, situată chiar deasupra fotosferei vizibile – sfidează total presupunerea de bun-simţ că lucrurile ar trebui să fie mai reci cu cît sînt mai îndepărtate de suprafaţa Soarelui.
Cromosfera are o densitate de numai o milionime din cea a fotosferei. Iar a coroanei e a suta parte din densitatea cromosferei. şi totuşi între fotosferă şi coroană „contrastul de temperatură e ca şi cum ai sta cu picioarele în heliu lichid şi cu capul băgat într-un furnal încins“ – spune fizicianul Craig DeForest, de la SwRI. Temperatura fotosferei este în jurul a 5.700˚C, a cromosferei este, în medie, în jur de 10.000˚C, iar temperaturile din coroană urcă, în mod curent, pînă la două milioane de grade.
De unde vine toată această căldură uimitoare? Principalul suspect este un proces numit reconectare magnetică, o îmbinare a liniilor cîmpului magnetic ce provoacă o eliberare de energie.
„O descoperire-cheie a lui SOHO a fost aceea că, în mod constant, cîmpuri magnetice de dimensiuni mici sînt generate permanent pe tot Soarele chiar sub suprafaţa sa“ – spune cercetătorul Joseph Gurman, de la Centrul de Zboruri Spaţiale Goddard al NASA, membru al proiectului SOHO. Acest „covor magnetic“ este alcătuit din mici bucle care se arcuiesc din fotosferă. Bazele buclelor sînt presate de plasmă. Atunci cînd două linii sînt forţate să vină în contact, energiile lor electrice însumate cresc pînă la un nivel incontrolabil. Liniile se rup şi se reconectează între ele, formînd un nivel de energie inferior. Excesul de energie – uneori de miliarde de kilowaţi-oră – e eliberat instantaneu.
„După decenii în care n-am putut produce destulă energie pentru modelarea încălzirii coronale – spune Gurman –, acum avem de mii de ori mai multă energie decît ar fi necesară.“

Care ar fi explicaţia exploziilor şi ejecţiilor coronale de masă care provoacă furtunile electrice pe Pămînt? Cum s-ar putea prevedea aceste furtuni?
Coroana poate produce ceea ce Robert Lin, profesor de fizică la Universitatea din California, Berkeley, numeşte „cele mai puternice acceleratoare de particule din sistemul solar: exploziile şi CME-urile. Cele mai mari dintre explozii echivalează cu miliarde de megatone de TNT, toate într-un interval de timp de la 10 la 1.000 de secunde.“
Exploziile degajă o mare parte din energia lor sub formă de raze X şi sînt generate – se presupune – cînd curenţii electrici sînt eliberaţi brusc, în momentul în care una sau mai multe bucle ale cîmpului magnetic din coroană sînt întinse pînă la punctul de rupere şi plesnesc, rezultînd o nouă formă. Călătorind cu viteza luminii, radiaţia atinge Pămîntul în opt minute şi poate întrerupe comunicaţiile radio şi sistemele de navigaţie. O mică parte din aceste explozii emană de asemenea protoni rapizi, de energie ridicată, care pot paraliza sateliţii.
Însă cele mai multe dintre alarmele „de gradul zero“ care îi îngrijorează pe specialiştii în vremea spaţială sînt legate de CME şi barajul lor de particule. Deşi deseori CME succed exploziilor, aceste erupţii masive de plasmă se produc frecvent şi independent. „CME variază cu multe grade de magnitudine – spune Joel Mozer, fizician la Laboratorul de Cercetare al Forţelor Aeriene americane –, iar tipul şi caracterul lor diferă mult.“
În mod normal, le trebuie între una şi trei zile pentru a atinge Pămîntul, unde izbesc magnetosfera acestuia, deformînd-o şi – dacă circumstanţele sînt prielnice – producînd un curent inelar de mai multe milioane de amperi în centurile de particule încărcate care înconjoară permanent Terra. şi mai periculoase pentru sateliţii de comunicaţii decît exploziile, CME pot scoate din circuit reţelele electrice terestre, lăsîndu-ne în beznă. Încă nu se poate prevedea unde şi dacă va erupe o CME, pentru că nu este cunoscut mecanismul care le declanşează. Dar datorită lui SOHO şi altor sateliţi care acum monitorizează constant activitatea solară, „putem vedea aceste furtuni părăsind Soarele, aşa cum n-am putut nicicînd pînă azi“ – spune Joseph Kunches, şeful operaţiunilor de la Centrul pentru Mediul Spaţial al Administraţiei Naţionale pentru Ocean şi Atmosferă, de la Boulder, care urmăresc vremea spaţială. „Putem prevedea cu o precizie de 80% dacă ele vor lovi sau nu Pămîntul.“
Meteorologii spaţiali obţin, de asemenea, cel puţin nişte avertismente în legătură cu viteza şi orientarea magnetică ale ejecţiilor. Polaritatea magnetică a unei CME se poate schimba pe parcursul călătoriei sale. Dacă polaritatea este opusă faţă de cea a Pămîntului, se produc cele mai multe pagube la impact, deoarece coliziunea între liniile de cîmp care se mişcă în direcţii opuse produce imense încărcări electrice. Cercetătorii obţin aceste informaţii cu numai o oră sau chiar mai puţin înaintea impactului cu o CME, atunci cînd aceasta trece prin dreptul unui satelit numit „Advanced Composition Explorer“, sau ACE. Ca şi SOHO, ACE orbitează în jurul unui punct fix din spaţiu la un milion şi jumătate de kilometri de Pămînt şi este special construit pentru observarea furtunilor solare.
Cele mai rele furtuni se formează adesea în anii de declin de după un maxim al activităţii solare. Cel mai recent maxim solar s-a încheiat în 2001, iar în noiembrie 2003 a avut loc cea mai puternică explozie de raze X observată vreodată.
Oamenii de ştiinţă măsoară aceste explozii doar de cîteva decenii; iar CME nici măcar nu fuseseră observate pînă la începutul anilor ,70. Chiar am avut oare parte de extremele de care Soarele e capabil? Nu putem fi siguri. Însă pînă la viitorul moment în care Soarele va atinge un nou maxim – cam peste şapte ani –, o nouă generaţie de observatoare solare vor urmări furtunoasa noastră stea, „construind“ în continuare o perioadă care, pentru astrofizicieni, a ajuns la 20 de ani de „vizibilitate perfectă“.

Text: Curt Suplee

(Articol publicat în ediţia revistei National Geographic din iulie 2004)

Galerie de imagini:



2 Comments

  1. Fals! -nici in Soare, nici in stele, nu au loc fuziuni nucleare. Acestea se manifesta doar la supernove. Energia din stele are o ,cu totul, alta cauza.

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*