Bizarre verschijnselen op de Zon helpen om het magnetische veld van de zon beter te begrijpen

Een recente studie laat zien dat zonnevlekken die zich aan het oppervlak van de zon bevinden worden veroorzaakt door een instabiel magneetveld.

We zien de zon als een bewegend vuurbal, bestaande uit plasma (geïoniseerd gas). Dat plasma roteert om de zon, terwijl de zon zelf ook om zijn as roteert. Binnen de zon zijn er elektrische stromingen die zorgen voor een gigantisch magneetveld dat de activiteit van een zonnevlek stimuleert. Hoe dat precies in zijn werk gaat, is niet helder.

Het plasma van de zon draait met verschillende snelheden rondom de zon. Aan de evenaar duurt een ronde ongeveer 25 dagen, terwijl het aan de polen 33-35 dagen duurt. Daardoor worden de magnetische veldlijnen van de zon als het ware opgerekt, met als gevolg dat ze uiteindelijk breken en zonnevlekken gaan vormen.

Zonnevlekken beginnen zo rond 30 graden ten noorden en ten zuiden van de evenaar en verschuiven langzaam naar het centrum. Gedurende de 11-jarige zonnecyclus neemt het aantal zonnevlekken toe. Wanneer de meeste zonnevlekken op de evenaar zitten, is de magnetische activiteit van de zon het grootst.

In de vloeistofdynamica, een vakgebied binnen de natuurkunde, bestaat er magneto-rotationele instabiliteit (MRI). Dit is een verschijnsel dat leidt tot instabiliteit in elektrisch geleidende vloeistoffen en gassen. Volgens een nieuwe studie zou dit verschijnsel, wat in de huidige modellen niet is geïntegreerd, het vreemde magnetische gedrag van de zon kunnen verklaren.  Echter, om dit zeker te weten, moet er eerst nog flink veel onderzoek worden gedaan.

Veel processen in ons heelal worden door magnetische instabiliteit veroorzaakt. Bijvoorbeeld bij stervorming en planeetvorming worden er schijven gevormd van gas en stof. Dat kan eigenlijk alleen goed worden verklaard vanuit instabiele velden: door ongelijke velden ontstaat er turbulentie, wat uiteindelijk leidt tot het samenklonteren van deeltjes.

Door de verschillende omlooptijden worden de magneetvelden als het ware uit elkaar getrokken. De velden vallen uit elkaar in lagen en deze lagen worden dan vervolgens op elkaar gestapeld. En de binnenlagen roteren wat sneller dan de buitenlagen. Deze situatie wordt als uiterst stabiel gezien.

Vlakbij de evenaar van de zon gedraagt het plasma zich echter tegengesteld: de buitenlagen bewegen daar sneller dan de binnenlagen.

Het is mogelijk dat het vreemde magnetische gedrag die in deze studie is onderzocht een rol zou kunnen spelen bij het creëren van het totale magnetische veld van de zon. En dat daarmee kan worden verklaard waarom de polen eens in de 11 jaar (ongeveer) omkeren. Na zo’n omkering herhaalt de zonnevlekcyclus zich. Een totale zonnevlekperiode beslaat dus 22 jaar.