6 juli 2020

Meridionale stroming in convectiezone zon oorzaak van de zonnecyclus

Voorstelling van de meridionale stroming in de convectiezone van de zon. © MPS / Z.-C. Liang

Een internationaal team van onderzoekers (o.a. Max Planck Institute) heeft ontdekt dat de cyclus van de zonnevlekkenactivieit veroorzaakt wordt door een stroming van plasma in de convectiezone van de zon. De zonnecyclus duurt elf jaar , waarbij minima en maxima van zonnevlekken zich afwisselen en waarbij de magnetische polen van de zon omkeren. Na twee cycli, dus 22 jaar, is de magnetische cyclus van de zon helemaal rond. Vanaf het oppervlak van de zon tot een diepte van zo’n 200.000 km heeft de zon een convectiezone, waar heet plasma van – electrisch geleidend – geïoniseerd gas constant in beweging is. Die beweging kent twee componenten: eentje die te maken heeft met de ‘differentiële rotatie’ van de zon, die verschilt per breedtegraad – bij de evenaar bedraagt ‘ie 24,47 dagen voor één omwenteling, bij de polen 38 dagen. Maar nu blijkt er nog een beweging van het plasma te zijn, ontdekt door het team dat onder leiding stond van Laurent Gizon. Er is namelijk een tweede stroming, die van de evenaar van de zon naar de polen gaat. En die blijkt er op beide halfronden van de zon 22 jaar over te doen om één ronde te maken vanaf de evenaar via de polen en weer terug, precies de periode van één volledige magnetische cyclus van de zon. De meridionale stroming, zoals ‘ie wordt genoemd, gaat heel langzaam: aan het oppervlak gaat het plasma het snelst, zo’n 50 km/u, op een diepte van 200.000 km, waar het plasma weer terugstroomt richting de evenaar, gaat het zo’n 15 km/u, de snelheid van een hardloper.

De snelheid van de meridionale stroming. © MPS / Z.-C. Liang

Men kon die snelheden meten dankzij de techniek van de helioseismologie, waarbij men via geluidsgolven het binnenste van de zon bestudeerd, net zoals seismologen op aarde met trillingen bij aardbevingen het binnenste van de aarde bestuderen. Geluidsgolven in de zon hebben een periode van bijna vijf minuten en aan het oppervlak zijn ze te meten met behulp van instrumenten op of rond de aarde. Als de geluidsgolven met de stroming mee gaan dan bewegen ze iets sneller en als ze tegen de stroming ingaan remt dat hun snelheid. Die versnelling of vertraging is niet veel, de verandering van de periode van de geluidsgolven bedraagt minder dan een seconde. En toch kon Gizon z’n team die verandering meten. Ze maakten daarbij gebruik van de gegevens van de Michelson Doppler Imager (MDI) aan boord van ESA/NASA’s SOHO satelliet, die tussen 1996 en 2011 gegevens van de zon verzamelde en van de Global Oscillation Network Group (GONG), zes zonnetelescopen op aarde, die vanaf 1995 continu de zon in de gaten houden. Uit het onderzoek komt naar voren dat zodra de stroming in de diepte van de convectiezone bij de evenaar in de buurt komt er daar zonnevlekken aan de oppervlakte gaan ontstaan.

Hier het vakartikel over de ontdekking van de meridionale zone in de convectiezone van de zon, verschenen in Science. Bron: MPG.

Comments

  1. Dick Mesland zegt

    “Uit het onderzoek komt naar voren dat zodra de stroming in de diepte van de convectiezone bij de evenaar in de buurt komt er daar zonnevlekken aan de oppervlakte gaan ontstaan.”

    Dat begrijp ik niet. Zit er dan een begin en een einde aan die stroming (één of andere marker)? Als de stroming constant is weten we nu toch alleen dat de cyclus 22 jaar duurt?

  2. Dick, ik dacht precies hetzelfde als jij. Die stroming is toch continu, dus er komt constant plasma aan bij de evenaar in de diepte en aan de oppervlakte bij de polen, hoe kan dat? In de bron lees ik “the flow in the direction of the equator at the bottom of the convection zone causes spots to form closer and closer to the equator during the solar cycle.” Wellicht moeten we het zo lezen dat de evenaar de plek is waar de zonnevlekken verschijnen (hetgeen ook zo te zien is aan het vlinder-diagram), maar dat met de stroming niet duidelijk wordt gemaakt waarom er maxima en minima zijn in de hoeveelheid zonnevlekken.

  3. Misschien is dit interessant: https://www2.hao.ucar.edu/hao-science/sun-dynamo-0
    Een bespreking van het flux-transport dynamo model waarvan de gevonden plasmastromen het bestaan ondersteunen.

    • Dick Mesland zegt

      Dank June,
      Als ik het enigszins begrijp is de meridionale stroming, die nu is bevestigt, tevens de oorzaak van de 11-jarige omslag van het equatoriale magnetische veld. Dat is dan de “marker” waarover ik het had. Dan lijk ik het wel te begrijpen.

  4. Maar we missen nog wat in dit model, blijkbaar zijn er nog andere factoren die de amplitude van het aantal zonnevlekken van die cyclus beïnvloed, het Wolf nummer ( http://www.en.wikipedia.org/wiki/Wolf_number ) .Is het een lange termijn cyclus die deze heftigheid moduleert? Dat lijkt me voor de energie grid beheerders (CME flux) wel de cruciale vraag…. ik zat in juli 1977 toevallig in New York tijdens de black-out waar het een beetje uit de hand liep.

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

%d bloggers liken dit: