Genovervejelse af solens cyklusser:Ny fysisk model forstærker planethypotesen

Forskere ved Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) og Universitetet i Letland har givet den første omfattende fysiske forklaring på solens forskellige aktivitetscyklusser. Den identificerer hvirvelformede strømme på solen, kendt som Rossby-bølger, som mediatorer mellem tidevandspåvirkningerne fra Venus, Jorden samt Jupiter og solens magnetiske aktivitet.

Forskerne præsenterer derfor en konsistent model for solcyklusser af forskellig længde - og endnu et stærkt argument for at understøtte den tidligere kontroversielle planethypotese. Resultaterne er nu publiceret i tidsskriftet Solar Physics .

Selvom solen, der er tæt på os, er den bedst undersøgte stjerne, er mange spørgsmål om dens fysik endnu ikke blevet fuldstændigt besvaret. Disse omfatter de rytmiske udsving i solaktiviteten. Den mest berømte af disse er, at solen i gennemsnit når et strålingsmaksimum hvert elleve år - hvilket eksperter omtaler som Schwabe-cyklussen.

Denne aktivitetscyklus opstår, fordi solens magnetfelt ændrer sig i denne periode og til sidst vender polariteten. Dette er i sig selv ikke usædvanligt for en stjerne – hvis det ikke var for det faktum, at Schwabe-cyklussen er bemærkelsesværdig stabil.

Schwabe-cyklussen er overlejret af andre, mindre tydelige udsving i aktivitet, der spænder fra et par hundrede dage til flere hundrede år, hver opkaldt efter deres opdagere. Selvom der allerede har været forskellige forsøg på at forklare disse cyklusser og matematiske beregninger, er der stadig ingen omfattende fysisk model.

Planeter sætter rytmen

I nogle år har Dr. Frank Stefani fra HZDR's Institute of Fluid Dynamics været fortaler for "planethypotesen", fordi det er klart, at planeternes tyngdekraft udøver en tidevandseffekt på solen, der ligner månens på Jorden . Denne effekt er stærkest hvert 11.07 år:hver gang de tre planeter Venus, Jorden og Jupiter er på linje med solen i en særlig slående linje, der kan sammenlignes med et springvand på Jorden, når der er ny eller fuldmåne. Dette falder iøjnefaldende sammen med Schwabe-cyklussen.

Solens magnetfelt dannes af komplekse bevægelser af det elektrisk ledende plasma inde i solen. "Du kan tænke på det som en gigantisk dynamo. Mens denne soldynamo genererer en cirka 11-årig aktivitetscyklus i sig selv, tror vi, at planeternes indflydelse griber ind i denne dynamos funktion og gentagne gange giver den et lille skub og og tvinger dermed den usædvanligt stabile 11,07-årige rytme på solen," forklarer Stefani.

For flere år siden opdagede han og hans kolleger stærke beviser for en clocket proces af denne art i de tilgængelige observationsdata. De var også i stand til at korrelere forskellige solcyklusser med planeternes bevægelse blot ved hjælp af matematiske metoder. Til at begynde med kunne sammenhængen dog ikke forklares tilstrækkeligt fysisk.

Rossby-bølger på solen fungerer som mellemled

"Vi har nu fundet den underliggende fysiske mekanisme. Vi ved, hvor meget energi der kræves for at synkronisere dynamoen, og vi ved, at denne energi kan overføres til solen af ​​såkaldte Rossby-bølger. Det fantastiske er, at vi nu ikke kan forklarer kun Schwabe-cyklussen og længere solcyklusser, men også de kortere Rieger-cyklusser, som vi ikke engang havde overvejet tidligere," siger Stefani.

Rossby-bølger er hvirvelformede strømme på solen, der ligner de store bølgebevægelser i jordens atmosfære, der styrer høj- og lavtrykssystemer.

Forskerne beregnede, at tidevandskræfterne under springvandet på to af hver af de tre planeter Venus, Jorden og Jupiter havde præcis de rigtige egenskaber til at aktivere Rossby-bølger – en indsigt med mange konsekvenser.

Først og fremmest opnår disse Rossby-bølger så tilstrækkelig høje hastigheder til at give soldynamoen den nødvendige fremdrift. For det andet sker dette hver 118., 193. og 299. dag i overensstemmelse med Rieger-cyklusserne, der er blevet observeret på solen. Og for det tredje kan alle yderligere solcyklusser beregnes på dette grundlag.

Alle cyklusser forklaret af en enkelt model

Det er her, matematik kommer ind:Overlejringen af ​​de tre korte Rieger-cyklusser frembringer automatisk den fremtrædende 11,07-årige Schwabe-cyklus. Og modellen forudsiger endda langsigtede udsving i solen, fordi solens bevægelse omkring solsystemets tyngdepunkt forårsager en såkaldt beat-periode på 193 år på baggrund af Schwabe-cyklussen.

Dette svarer til størrelsesordenen af ​​en anden cyklus, der er blevet observeret, Suess-de Vries-cyklussen.

I denne sammenhæng opdagede forskerne en imponerende sammenhæng mellem den 193-årige periode, der var blevet beregnet, og periodiske udsving i klimadata. Dette er endnu et robust argument for den planetariske hypotese, fordi "det skarpe Suess-de Vries-top ved 193 år næppe kan forklares uden fasestabilitet i Schwabe-cyklussen, som kun er til stede i en clocket proces," vurderer Stefani.

Betyder det, at spørgsmålet om, hvorvidt solen følger planeternes takt, endelig er blevet besvaret? Stefani siger:"Vi vil formentlig først være 100 % sikre, når vi har flere data. Men argumenterne for en proces clocket af planeterne er nu meget stærke."