Ένα αστέρι με δύο βόρειους πόλους
Πριν τρία χρόνια, κάτι παράξενο συνέβη στον ήλιο

Από σελίδα της NASA, 22 Απριλίου 2003

Κανονικά, το γειτονικό μας άστρο, όπως και η Γη, έχει δύο μαγνητικούς πόλους: το βόρειο και το νότιο μαγνητικό πόλο. Αλλά για σχεδόν ένα μήνα, τον Μάρτιο του 2000, ο νότιος μαγνητικός πόλος του ήλιου εξασθένισε, και εμφανίστηκε στη θέση του ένας βόρειος πόλος. Ο ήλιος είχε τότε δύο βόρειους πόλους.

Είναι γεγονός ότι μερικές φορές το μαγνητικό πεδίο του ήλιου κινείται ανεξέλεγκτα, και τα αποτελέσματα γίνονται αισθητά σε όλο το ηλιακό σύστημα.

Δεξιά: Μια εικόνα του ήλιου, στο υπεριώδες, όταν ήταν στο ηλιακό μέγιστο.

"Το φαινόμενο ακούγεται σαν απίθανο, αλλά είναι αληθινό", λέει ο διαστημικός φυσικός Pete Riley της Διεθνούς Εταιρίας Επιστημονικών Εφαρμογών (SAIC) στο Σαν Ντιέγκο. "Στην πραγματικότητα, είναι μια αρκετά κανονική παρενέργεια του ηλιακού κύκλου".

Κάθε 11 χρόνια περίπου το ηλιακό μέγιστο, το μαγνητικό πεδίο του ήλιου αλλάζει ανεξέλεγκτα δεδομένου ότι το υποκείμενο μαγνητικό δυναμό του ήλιου αναδιοργανώνεται. Το γεγονός αυτό του Μαρτίου 2000 ήταν απλά ένα μέρος εκείνης της αναταραχής.

"Ο νότιος πόλος ουδέποτε στην πραγματικότητα εξαφανίστηκε", σημειώνει ο Riley. Μετανάστευσε ο Βορράς και, για μια στιγμή, έγινε μια ζώνη νότιας μαγνητικής ροής γύρω από τον ισημερινό του ήλιου. Μέχρι τον Μάιο του 2000 ο νότιος πόλος είχε επιστρέψει στο συνηθισμένο σημείο του κοντά στο νότιο άξονα περιστροφής του ήλιου -- αλλά όχι για καιρό. Το 2001 το ηλιακό μαγνητικό πεδίο μεταβλήθηκε εντελώς. Ο νότος και βόρειος πόλος αντάλλαξαν τη θέση τους, όπως τώρα είναι αυτά.

Χρησιμοποιώντας έναν υπερυπολογιστή που ονομάζεται Blue Horizon και τα στοιχεία από τα διαστημικά σκάφη (τον Ulysses της ESA-NASA και της NASA τον ACE) ο Riley και οι συνάδελφοι του μελετούν αν αυτές οι σύνθετες αλλαγές μπορούν να έχουν επιπτώσεις στον πλανήτη μας. "Το μαγνητικό πεδίο του ήλιου διαπερνά ολόκληρο το ηλιακό μας σύστημα", εξηγεί ο Riley. "Αλληλεπιδρά με τη Γη και είναι η αρχικός αιτία του διαστημικού καιρού."

Ηλιόσφαιρα είναι μια απέραντη περιοχή του διαστήματος, που γεμίζει από το μαγνητικό πεδίο του ήλιου. Και οι εννέα πλανήτες βρίσκονται μέσα σε αυτήν. Αλλά το μεγαλύτερο πράγμα στην ηλιόσφαιρα δεν είναι ένας πλανήτης, ή ακόμα και ο ήλιος. Είναι το 'φύλλο ρεύματος' -- μια επιφάνεια όπου η πολικότητα του μαγνητικού πεδίου του ήλιου αλλάζει από συν (Βορράς) στο μείον (Νότος).

Ο Riley αναφέρει τα εξής: "Το ονομάζουμε 'φύλλο ρεύματος', επειδή εκεί  ρέει ένα ηλεκτρικό ρεύμα, περίπου 10^-10 amps/m². Για σύγκριση το νήμα μιας συνηθισμένης λάμπας μεταφέρει δέκα έξι τάξεις (10¹⁶x) περισσότερα amps/m². Αλλά μπορεί αυτό το 'φύλλο ρεύματος' να έχει μειωμένη, τοπικά, ένταση ρεύματος, αλλά λόγω του μεγάλου μεγέθους του, είναι 10.000 km παχύ και επεκτείνεται από τον ήλιο μέχρι και πέρα από την τροχιά του Πλούτωνα, υπερτερεί σε απόλυτο μέγεθος. Ολόκληρη δηλαδή η ηλιόσφαιρα οργανώνεται γύρω από αυτό το γιγαντιαίο φύλλο."

Δεξιά: Μια καλλιτεχνική απεικόνιση του φύλλου ρεύματος της ηλιόσφαιρας. Ο περιστρεφόμενος ήλιος βρίσκεται στο κέντρο.

Συνήθως, το 'φύλλο ρεύματος' περιβάλλει τον ισημερινό του ήλιου, αλλά κατά τη διάρκεια αυτού του διπλού βόρειου πόλου το Μάρτιο του 2000, το φύλλο αυτό άλλαξε ριζικά: Ο κυματισμός του αυξήθηκε. Εμφανίστηκαν ανωμαλίες και το σχήμα του άλλαξε. Η τοπολογία του δεν έμοιαζε με τη φούστα μιας μπαλαρίνας αλλά με έναν γιγαντιαίο κοχύλι.

Κάτι που ενδιαφέρει τους ηλιακούς φυσικούς, ίσως...

... αλλά οι απλοί άνθρωποι θα πρέπει να πάρουν επίσης μέτρα για αυτό το γεγονός. Πρώτα λόγω των ενεργητικών κοσμικών ακτίνων: Το 'φύλλο ρεύματος' ενεργεί ως εμπόδιο στις κοσμικές ακτίνες που ταξιδεύουν μέσω της ηλιόσφαιρας. Οι κοσμικές ακτίνες δεν μπορούν να διασχίσουν το φύλλο και αντίθετα ρέουν κατά μήκος του. Η μορφή του τρέχοντος φύλλου επομένως καθορίζει πόσες κοσμικές ακτίνες χτυπούν τη Γη.

Ο διαστημικός καιρός είναι ένας άλλος λόγος: Καθώς η Γη βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τον ήλιο, βυθίζεται στο εσωτερικό αλλά και έξω από το κυματιστό 'φύλλο ρεύματος'. Στη μια πλευρά βρίσκεται το βόρειο τμήμα του μαγνητικού πεδίου του ήλιου (προς τον ήλιο), από την άλλη πλευρά βρίσκεται το νότο (μακριά από τον ήλιο). Τα ηλιακά μαγνητικά πεδία προς το Νότο τείνουν να μειώσουν το γήινο μαγνητικό πεδίο. Η ενέργεια του ηλιακού ανέμου μπορεί τότε να διαπεράσει το τοπικό διάστημα γύρω από τον πλανήτη μας και να τροφοδοτήσει τις γεωμαγνητικές θύελλες.

Δεξιά: Βόρειο Σέλας.

Οι γεωμαγνητικές θύελλες είναι και καλές και κακές -- κακές επειδή μπορούν να προξενήσουν βραχυκυκλώματα στα ηλεκτρονικά των δορυφόρων και τα δίκτυα διανομής ρεύματος στη Γη και καλές επειδή προκαλούν τα ωραιότατα Σέλη, τα οποία απολαμβάνουν όσοι παρατηρούν τον ουρανό.

"Εάν θα μπορούσαμε να κάνουμε έναν ακριβή καθημερινό χάρτη του 'φύλλου ρεύματος', τότε θα μπορούσαμε να υπολογίσουμε καλύτερα την αρχή αυτών των γεωμαγνητικών θυελλών", εξηγεί ο Riley.

Υπάρχει, εν τούτοις, ένα πρόβλημα: το φύλλο αυτό είναι αόρατο. "Δεν μπορούμε να το δούμε μέσω ενός οπτικού τηλεσκοπίου", συνεχίζει, "που σημαίνει ότι εμείς πρέπει να το υπολογίσουμε που είναι".

Ο Riley και οι συνάδελφοί του έχουν αναπτύξει ένα πρόγραμμα για υπολογιστές για να το βρουν. Τα δεδομένα εισόδου είναι οι μετρήσεις του μαγνητικού πεδίου επιφάνειας του ήλιου που λαμβάνουν καθημερινά από τα τηλεσκόπια στη Γη. Το πρόγραμμα εφαρμόζει τις εξισώσεις της μαγνητουδροδυναμικής για να υπολογίσει με ποιο τρόπο ο ηλεκτρισμένος ηλιακός άνεμος σύρει εκείνο το μαγνητικό πεδίο μέσω του ηλιακού συστήματος. Συγχρόνως απαιτείται ένας υπερυπολογιστής -- ο Riley χρησιμοποιεί το Blue Horizon της ΙΒΜ SP3 στο υπερυπολογιστικό κέντρο του Σαν Ντιέγκο  --  για να εκτελέσει τον κώδικα.

Το γεγονός της ύπαρξης διπλού βόρειου πόλου παρείχε στους επιστήμονες ένα βασικό τεστ για το λογισμικό τους. "Υπολογίσαμε τη μορφή του 'ρεύματος φύλλου' για έναν ήλιο με δύο βόρειους πόλους", υπενθυμίζει ο Riley. "Το αποτέλεσμα στον υπολογιστή έμοιαζε με ένα κοχύλι... πλάτους περισσότερο από ένα δισεκατομμύριο χιλιόμετρα".

Αριστερά: Η μορφή του 'ρεύματος φύλλου' τον Μάρτιο του 2000 όπως υπολογίζεται από τον υπερυπολογιστή Blue Horizon.