Słoneczne pulsacje – plamy i cykl Wolfa

Słońce wibruje. Wytwarza fale akustyczne o częstotliwości około 0,003 Hz. Zjawisko to jest dobrze znane i doskonale wyjaśnione.
Ale, jak zobaczymy, nie wszystko jest takie proste.

Na grafice powyżej, czerwone i niebieskie światła odpowiadają polom o silnych amplitudach drgań (kilka metrów). Gwiazda wibruje w całości, od ziarnistej warstwy peryferyjnej (strefa konwekcyjna) aż do serca (reprezentowanego przez świetliste centrum), zgodnie z różnymi trybami.

Źródło:
Słoneczna sysmologia: Co to jest?
A także:
Grupa globalnej sieci oscylacji.

Zjawisko to zostało również zaobserwowane przez ESO na gwieździe Alpha Cen A, co pokazuje, że jest to prawdopodobnie bardzo ogólne zjawisko.

Na powierzchni Słońca wykryto kilka tysięcy modów. Każdy tryb wibracji propaguje się według innej „ścieżki” w Słońcu.

Niebieskie linie odpowiadają modom niskiego stopnia wnikającym głęboko w gwiazdę, czerwone linie odpowiadają modom powierzchniowym wysokiego stopnia.

Źródło: Qu’estce qui fait vibrer le Soleil (Co wstrząsa Słońcem)?
Więcej na ten temat:
Structure interne & Sismologie. (franc.)

Wszystko to jest znane i dobrze wyjaśnione, ale… są ze Słońcem pewne problemy.

Istnieją dwa rodzaje oscylacji słonecznych, które są całkowicie niezrozumiane:

1. Cykl Wolfa
2. Fale Kotowa

Skupmy wpierw nasze zainteresowanie na plamach słonecznych i cyklu Wolfa.

Plamy słoneczne

https://web.archive.org/web/20231225153707/https://apod.nasa.gov/apod/ap010315.html

Znane od 800 [lat] przez chińskich astronomów (Księga przemian), Europejczycy poznają je dopiero w wieku Galileusza.

Plamy i magnetyzm

Ciemnym plamom słonecznym towarzyszą białe plamy słoneczne. Pomiędzy tymi ciemnymi i białymi plamami znajdują się pola magnetyczne.

https://web.archive.org/web/20240308144416/https://apod.nasa.gov/apod/ap991024.html
https://web.archive.org/web/20231202053120/https://apod.nasa.gov/apod/ap980616.html

Cykl Wolfa i powiązane zjawiska

1. Plamy słoneczne zawsze pojawiają się między 35°N a 35°S szerokości geograficznej Słońca i przesuwają się w czasie aż do równika (prawo Schperera), w pasie zwanym „strefą królewską”.
2. Okres cyklu wynosi średnio 11 lat. Ponieważ sąsiednie okresy częściowo się nakładają, suma dwóch okresów wynosi mniej niż 22 lata. (W przybliżeniu 18 – 19 lat).
3. Z okresu na okres, pola magnetyczne pomiędzy punktami są odwracane.
4. Liczba plam zmienia się w trakcie Cyklu Wolfa i w takim samym rytmie jak ten.
5. Średnica Słońca zmieniałaby się w tempie 2 cykli Wolfa. (Jest to słabe zjawisko rzędu Δd = 1 do 2 km, w porównaniu ze średnicą Słońca, D = 1 392 106 km, a zatem bardzo trudne do zaobserwowania.
   Należy zauważyć, że istnieją również wahania średnicy niższych okresów (od 320 do 1000 dni), ale nie wydają się one mieć bezpośredniego związku z Cyklem Wilka. Więcej informacji można znaleźć na stronie:
   Pomiary średnicy Słońca w latach 1990-2000: Nowe granice stałości
   Badanie to obejmuje jednak tylko okres krótszy niż 10 lat. Nie pozwala więc na wyciągnięcie żadnych pozytywnych wniosków na ten temat.

Pytanie: Jaki jest logiczny związek tych wszystkich zjawisk?

Analiza:

1. Plamy słoneczne są z pewnością jedynie efektem ubocznym wynikającym z konwekcji w strefie konwekcyjnej Słońca i związanych z nią pól magnetycznych (MHD).
   https://web.archive.org/web/20240302101303/https://apod.nasa.gov/apod/ap011108.html
   https://web.archive.org/web/20221221234058/https://apod.nasa.gov/apod/ap970904.html
2. Te słoneczne pola magnetyczne nie wydają się być w stanie same w sobie powodować wszystkich obserwowanych zjawisk. W szczególności nie są one w stanie wyjaśnić okresu cyklu Wolfa.
3. Rezonanse akustyczne o przybliżonym okresie 22 lat nie mogą być wyjaśnione geometrią i fizyką Słońca. Prędkości tych fal na to nie pozwalają.
4. Z drugiej strony zmiany średnicy Słońca mogą być przyczyną wszystkich opisanych zjawisk. Rzeczywiście, wzrost średnicy Słońca w ciągu około 11 lat, a następnie jej spadek w tym samym czasie, nie mógł być przyczyną inwersji wirowania kolumn konwekcyjnych, spowodowanej siłami Coriolisa, a następnie inwersji prądów elektrycznych i wreszcie inwersji pól magnetycznych.
5. Ale czy te wahania średnicy Słońca nie mogą być tylko zjawiskiem pośrednim maskującym coś bardziej fundamentalnego? Jaka jest przyczyna tych okresowych zmian średnicy Słońca?
6. A w szczególności, jaką średnicę to obejmuje?

Jaki podstęp kryje się za tym wszystkim?

Hipotezy:

Wielki galaktyczny gong (ang. The Great Galactic Gong (GGG))

1. Bardzo duża fala grawitacyjna, o okresie dwa razy 11 lat (około 22 lat), może być źródłem okresowych zmian średnicy Słońca. (Będziemy ją nazywać Wielkim Galaktycznym Gongiem – GGG).
2. Biorąc pod uwagę prędkość fal grawitacyjnych (prędkość światła), ich długość fali wynosiłaby 22 lś.
3. Słońce zachowywałoby się zatem jak gigantyczny detektor Webera! Innymi słowy, jako detektor fal grawitacyjnych.
4. Źródło tych fal grawitacyjnych może znajdować się w sercu Galaktyki (para czarnych dziur w interakcji?).
5. Jeśli przyjmiemy, że centrum galaktyki znajduje się około 30 000 ly od Układu Słonecznego i jeśli przyjmiemy za standardową odległość/skalę długość fali GGG, mamy tylko 30000 / 22, a więc 1363 okresy! Jest to stosunkowo niewielka liczba oscylacji. Oscylacje nie mogą zatem ulegać osłabieniu lub zauważalnemu przesunięciu ku czerwieni.
   Jego czułość byłaby rzędu Δd / D, a więc 1 km / 1,4.106[?] Km, a więc rzędu 10^-6! To nieskończenie więcej niż Weber mógł oczekiwać od swojego małego cylindra, a także nieskończenie więcej niż możemy oczekiwać od obecnych eksperymentów interferometrycznych, takich jak Virgo (rzędu 3,10^-23 dla ramion równoważnym 100 km).
6. Wszystkie gwiazdy i planety naszej galaktyki byłyby pod wpływem tych fal grawitacyjnych i mogłyby być wykorzystane do ich wykrywania. Jeśli ta teza jest poprawna, to możemy przewidzieć, że wszystkie gwiazdy w Galaktyce podlegają temu samemu cyklowi Wolfa co Słońce, czyli około dwa razy po 11 lat. (Obecna rozdzielczość instrumentów nie pozwala jeszcze na taką detekcję).
7. Dla wszystkich gwiazd Drogi Mlecznej długość fali GGG jest taka sama, różnią się jedynie względne fazy.
8. Istniałoby zatem sprzężenie grawitacyjne między sercem galaktyki a wszystkimi jej gwiazdami. Właściwość ta byłaby uogólniona na wszystkie galaktyki.

W ten sposób zawsze mielibyśmy ogromny detektor fal grawitacyjnych tuż pod nosem i nigdy byśmy go nie zauważyli?

Obiekcje:

1. Teoria zakłada, że okres fal grawitacyjnych wynosiłby raczej około 1 ms (1000 Hz), a na pewno nie około 22 lata świetlne!
2. W jaki sposób fale grawitacyjne mogą oddziaływać i być wykrywane na bardzo rozrzedzonej masie gazu, zwłaszcza na poziomie fotosfery?

Odpowiedzi:

1. Trochę za szybko o tym zapominamy,
   • Teoria interaktywnych czarnych dziur jest daleka od ukończenia.
   • Że nikt nigdy nie wykrył bezpośrednio najmniejszej fali grawitacyjnej.
   • Że fale te, zgodnie z teorią, mogą być modulowane niskimi częstotliwościami zgodnie z bardzo szczególnymi trybami, które wyglądają trochę jak te, które radioelektrycy nazywają akronimami „AM” i „BLU”.
   • W tym przypadku to właśnie ta modulacja byłaby wykrywana przez Słońce. Fizyka tej detekcji nie została jeszcze odkryta.
2. Nic nie mówi nam, że fale grawitacyjne byłyby aktywne tylko na poziomie fotosfery. Byłyby one szczególnie aktywne w centralnych regionach Słońca, gdzie gęstość materii jest wystarczająca, najprawdopodobniej w jądrze. A zatem to zmiany średnicy jądra prowadziłyby do Cyklu Wolfa. Zauważmy, że wymagane obserwacje są znacznie trudniejsze.
   Możemy dodać, że biorąc pod uwagę rozmiar jądra Słońca w stosunku do GGG, „tak skomponowany detektor” jest całkowicie aperiodyczny. Nie może wejść w rezonans. (Dotyczy to wszystkich gwiazd). Zauważmy, że gdyby gwiazda weszła w rezonans z GGG, eksplodowałaby.
   
   Nic nam nie mówi, że fale grawitacyjne są aktywne na poziomie fotosfery. Byłyby one aktywne tylko w centralnych regionach Słońca, gdzie gęstość materii jest wystarczająca, najprawdopodobniej w jądrze. A zatem to zmiany średnicy jądra prowadziłyby do Cyklu Wolfa. Zauważmy, że wynika z tego, że obserwacje są bardzo trudne.

Bibliografia:

1. Les Ondes Gravitationnelles (Marcel Froissart – trenując w Collège De France w 2002)
2. Cinématique dans le Coeur de M 87 (B.Lempel) Przeczucie?
3. Jets et Systèmes binaires (B. Lempel)
4. Jets and binary systems (to samo po angielsku)
5. System supermasywnych czarnych dziur w kwazarze 3C 345.pdf
6. Nieregularna powierzchnia Betelgezy (Nowość)
7. Obrazowanie nieregularnej powierzchni Betelgezy w paśmie H. (Nowość)
8. Aktywność słoneczna – Jean-Marie Malherbe, LESIA, Obserwatorium Paryskie. (francuski)  (Nowość)

Kiedy fakirzy chcą zobaczyć niebiańskie światło, co jest u nich bardzo powszechne, kierują wzrok na koniec nosa (notatka Voltaire’a w „Lettre d’un Turc sur les fakirs et sur son ami Bababec”).

---

Data utworzenia: 15/05/05
Ostatnie wydanie: 03/11/16
Tłumaczenie: Philippe. Schuler.

---

Autor: Bernard Lempel ()

Przetłumaczono (z pomocą deepl.com) z: Sunspots and Cycle of Wolf