Poodhalená tajemství sluneční koróny

/ 19.10.2024 /

Má dnes ještě nějaký smysl pozorovat sluneční zatmění? Po dobu asi 130 let (přesně od 18. 7. 1860 do 11. 7. 1991) hovoříme o tzv. „zlaté éře pozorování úplných zatmění Slunce“. Na počátku této éry stála fotografická deska a během zatmění v roce 1860 se Angelo Secchimu a Warenu de la Rue podařilo vyřešit záhadu protuberancí a vysvětlit jejich podstatu. O pár let později byl objeven prvek helium, ověřila se obecná teorie relativity atd. A v roce 1991 přešel měsíční stín přes vrcholek sopky Mauna Kea, kde se nachází špičkově vybavená astronomická observatoř a tak se zdálo, že ničím lepším už astronomové ani zatmění Slunce pozorovat nemohou.  Navíc začala éra kosmických observatoří a sond, takže zájem o vědecká pozorování zatmění Slunce prudce opadl. Jenže neprávem. Rozdíl v intenzitě záření sluneční fotosféry a koróny je více než jedna ku miliónu, takže i když použijeme umělou stínící clonu, je díky ohybu světla v těsném okolí slunečního disku stále tolik světla, že jsou zde detaily koróny naprosto nepozorovatelné. A moc nám v této věci nepomůže ani plánovaná evropská sonda Proba-3, protože jednak bude mít značně omezenou životnost a stejně nám ani ona nemůže poskytnout tak kvalitní obraz, jako přírodní koronograf zvaný úplné zatmění Slunce.

Prof. Druckmüller nám ukázal, že světlo z fotosféry se v bílé koróně rozptyluje především na volných elektronech, protože účinný průřez elektronu je ku podivu téměř 3,5 miliókrát větší než průřez mnohem těžšího protonu! Spektrum fotosféry je plné tmavých absorpčních spektrálních čar, zato v koróně nejsou spektrální čáry prakticky žádné, protože Dopplerův jev vznikající díky velice rychlému chaotickému pohybu elektronů v koróně je rozmazává. Tyto elektrony nám však díky svému elektrickému náboji zase pěkně zviditelňují složité magnetické pole Slunce, asi tak, jako když rozhážeme piliny nad magnetem. A to se navíc velice silně mění podle sluneční aktivity. Čím je tato aktivita větší, tím je magnetické pole „rozcuchanější“. Na obrazech, které pořídil prof. Druckmüller, je navíc možné zachytit až neuvěřitelné podrobnosti – jen asi 700 km velké! Díky tomu jsou vidět i detaily, jaké nikdy nikdo před tím neviděl a jedná se o doslova objevitelské snímky ukazující například nestability v plasmatu koróny – tzv. „smoke rings“, potvrzené dnes pomocí sondy Parkes Solar Probe, která přímo prolétá korónou. Prof. Druckmüller se také podílí na řešení problému ohřevu koróny ukázáním, jak je tato vrstva provázaná s protuberancemi. Teplotní mapy koróny, kterých je autorem, umožnily zobrazit koronální dutiny nad protuberancemi, ve kterých se nachází to nejteplejší plasma. Přestože jsou protuberance relativně chladné struktury na Slunci, zřejmě právě ony nějakým způsobem ohřívají korónu. Od Slunce pak proudí nabité částice nazývané sluneční vítr a doposud nebylo úplně jasné, odkud přesně tyto částice pochází a jakým způsobem jsou urychlovány. Na obrazech prof. Druckmüllera se podařilo proces urychlování přímo zachytit. Další velice zajímavou skutečností je, že sluneční koróna sama svítí. Sice ne moc, většinou se samozřejmě jedná o rozptýlené světlo z fotosféry, ale přeci jen asi 0,2% světla koróny v ní samotné i vzniká. Jedná se o emise mnohokrát ionizovaného železa a některých dalších prvků. Emisní čáry ve spektru koróny byly dlouhou dobu velikou záhadou a kolem roku 1890 vznikl pro nový hypotetický prvek dokonce zoufalecký název „Coronium“. Po sedmdesáti letech bádání bylo už takových prvků známo 18, ale veliká záhada stále přetrvávala. Nakonec se v roce 1939 zjistilo, že se jedná o 13x a 9x ionizované železo, ovšem tím vznikla ještě děsivější záhada. Takto ionizovat železo je totiž možné pouze pomocí velmi vysokých energií, takže v koróně by musí panovat obrovská teplota, řádově miliony °C!!! A to jsou nejen pro našince podmínky naprosto ďábelské … Nicméně je potřeba si uvědomit, že sluneční koróna je prostředí neobyčejně řídké. Mnohem řidší, než je to nejlepší vakuum, které dokáže lidstvo vytvořit na Zemi. A to, co rozumíme pod pojmem teplota velice úzce závisí právě na hustotě prostředí. Například termodynamická teplota v hustém prostředí je něco úplně jiného, než teplota v bezkolizním prostředí sluneční koróny, která je charakterizovaná v podstatě pohybovou energií částic. Díky tomu, že sluneční koróna je prostředí neskutečně řídké, tak i kdybychom tam byli, moc bychom se neohřáli ani při miliónech °C. Pokud bychom byli od Slunce odstíněni nějakou stěnou, dokonce bychom v koróně beznadějně omrzali. Avšak kdybychom tento tepelný štít odstranili, ve směru od Slunce bychom sice stále ještě mrzli, ale na straně přivrácené k 6000°C horké fotosféře Slunce bychom se díky mohutnému přívalu infračerveného záření postupně celí vypařili. A prof. Druckmüller nám potvrdil, že se tak již dokonce i stalo. Čest památce brněnského korónauta, který položil svůj život na oltář vědy. In memoriam mu byl na konci přednášky udělen titul Hrdina Velké Moravy.

Zájem o přednášku prof. Druckmüllera charakterizoval počet rezervací.

Kdyby bylo dobré počasí, měl prof. Druckmüller v plánu ještě před začátkem přednášky zkusit fotografování jasné komety C/2023 A3 Tsuchinshan-ATLAS z naší hvězdárny a určitě by si ji mohli z pozorovatelny prohlédnout i naši návštěvníci. Bohužel počasí nám tentokrát nepřálo a tak jen v rámci diskuze si mohli zájemci prohlédnout dřívější úlovky prof. Druckmüllera na fotoaparátu.

Přednáška přilákala plné planetárium návštěvníků a byla parádní.

Závěr přednášky patřil fulldomové projekci s obrazy Slunce od Miloslava Druckmüllera. Kromě naprosto fantastických obrazů bílé koróny se zabývá též zpracováním dat ze Sluneční dynamické observatoře (SDO).

Prof. RNDr. Miloslav Druckmüller, CSc. na ždánické hvězdárně.