Ο Ηλιος τούμπα!

Η αλλαγή του χρόνου εφέτος συνοδεύτηκε από ένα αναμενόμενο αλλά αξιοσημείωτο αστρονομικό γεγονός. Στη δημοσιογραφική γλώσσα θα λέγαμε ότι «ο Ηλιος αναποδογύρισε», αλλά πιο σωστό θα ήταν να πούμε απλά ότι το μαγνητικό πεδίο του Ηλιου άλλαξε πολικότητα. Ισως θα απορούσε κανείς πώς μπορεί να συμβεί κάτι τέτοιο ή, ακόμη πιο βασικό, θα μπορούσε να διερωτηθεί τι σημασία έχει ένα τέτοιο γεγονός για τους κατοίκους της Γης και την καθημερινότητά τους. Η απάντηση στο πρώτο ερώτημα είναι πως η κατανόηση αυτού του φαινομένου, που έχει παρατηρηθεί εδώ και 150 χρόνια, είναι σχετικά πρόσφατη, αφού άρχισε να διαμορφώνεται μόλις στο δεύτερο μισό του 20ού αιώνα. Οσον αφορά τη σημασία του, αρκεί να αναφέρω ότι η κατάσταση του μαγνητικού πεδίου του Ηλιου παίζει σημαντικό ρόλο στην ηλιακή δραστηριότητα η οποία, όπως έχει αποδειχθεί στατιστικά, συνδέεται στενά με τη μέση θερμοκρασία και τη βροχόπτωση στη Γη. Ισως μάλιστα η παρατηρούμενη μείωση της ηλιακής δραστηριότητας να αντισταθμίσει στο μέλλον την αύξηση της θερμοκρασίας από το φαινόμενο του θερμοκηπίου. Και ίσως-ίσως να μας επιτρέψει ακόμη να φτιάξουμε πάλι βιολιά της ποιότητας και της αξίας ενός Στραντιβάριους.

Το δίπολο του άστρου μας

Οι αρχαίοι έλληνες και κινέζοι αστρονόμοι είχαν αρκετές φορές παρατηρήσει με γυμνό μάτι μικρές σκοτεινές περιοχές στον ηλιακό δίσκο, αλλά η συστηματική παρατήρηση και καταγραφή αυτών των περιοχών, που ονομάζονται κηλίδες, άρχισε από την εποχή που εφευρέθηκε το τηλεσκόπιο, στις αρχές του 17ου αιώνα. Στα μέσα του 19ου αιώνα διαπιστώθηκε ότι ο αριθμός των κηλίδων στην ηλιακή επιφάνεια αυξομειώνεται με μια περιοδικότητα περίπου 11 ετών και πολλές θεωρίες προτάθηκαν για την ερμηνεία αυτού του φαινομένου. Αυτή που έχει επικρατήσει σήμερα προτάθηκε από τον αμερικανό αστρονόμο Γιουτζίν Πάρκερ τη δεκαετία του 1950 και συνδέει την εμφάνιση των κηλίδων με το μαγνητικό πεδίο του Ηλιου. Η θεωρία του Πάρκερ, γνωστή και ως θεωρία της Μαγνητικής Γεννήτριας, εξηγεί την ύπαρξη του μαγνητικού πεδίου του Ηλιου ως αποτέλεσμα του συνδυασμού αφενός της περιστροφής του και αφετέρου των ανοδικών ρευμάτων που αποτελούνται από ιονισμένο αέριο (κυρίως πρωτόνια και ηλεκτρόνια) και μεταφέρουν ενέργεια από το εσωτερικό του στην επιφάνειά του. Σύμφωνα με το μοντέλο του Πάρκερ, σε εποχές μικρού αριθμού κηλίδων το μαγνητικό πεδίο του Ηλιου έχει την ομαλή μορφή ενός διπόλου, δηλαδή ενός ραβδοειδούς μαγνήτη, επειδή αυτή είναι μια ευσταθής κατάσταση «ισορροπίας» μεταξύ της κίνησης του ιονισμένου αερίου στο εσωτερικό του Ηλιου και του μαγνητικού πεδίου του.

Αν η ισορροπία αυτή ήταν απολύτως ευσταθής, τότε το μαγνητικό πεδίο του Ηλιου θα παρέμενε το ίδιο για πάντα. Είναι όμως μόνο προσεγγιστικά ευσταθής και, από την ίδια στιγμή που θα «εγκατασταθεί» ένα διπολικό μαγνητικό πεδίο στον Ηλιο, αρχίζει και η «φθορά» του. Κατά τη διάρκεια αυτής της «φθοράς» το μαγνητικό πεδίο γίνεται ολοένα και πιο χαοτικό, ενώ παράλληλα εμφανίζονται όλο και περισσότερες κηλίδες, καθώς και εκλάμψεις, όπως ονομάζονται οι εκρήξεις στην επιφάνεια του Ηλιου. Το μέγιστο αυτής της δραστηριότητας εμφανίζεται περίπου πεντέμισι χρόνια αργότερα, οπότε και «αναποδογυρίζει» το μαγνητικό πεδίο του Ηλιου, όπως ακριβώς συνέβη στις αρχές της εφετινής χρονιάς. Στη συνέχεια ο αριθμός των κηλίδων και των εκλάμψεων αρχίζει να φθίνει, μέχρι που σε άλλα περίπου πεντέμισι χρόνια εγκαθίσταται στον Ηλιο και πάλι ένα διπολικό μαγνητικό πεδίο, αλλά αυτή τη φορά με πολικότητα αντίθετη από εκείνη που είχε 11 χρόνια πριν. Και η διαδικασία ξεκινάει από την αρχή.

Μπορεί οι ηλιακές κηλίδες να μην ενδιαφέρουν τον μέσο πολίτη, αλλά δεν συμβαίνει το ίδιο για τα φαινόμενα που συνοδεύουν την εμφάνισή τους, όπως είναι οι εκλάμψεις, η συχνότητα των οποίων έχει σημαντικότατη επίδραση στο κλίμα της Γης. Συγκεκριμένα η μεγάλη συχνότητα εκλάμψεων συντελεί στην αύξηση της μέσης θερμοκρασίας της Γης και επηρεάζει αλλού θετικά και αλλού αρνητικά τη βροχόπτωση, ενώ η μικρή συχνότητα έχει το αντίθετο αποτέλεσμα. Κλασικό παράδειγμα της σύνδεσης μεταξύ μικρού αριθμού κηλίδων και χαμηλών θερμοκρασιών είναι το χρονικό διάστημα μεταξύ του 1645 και του 1715. Το διάστημα αυτό έμεινε στην ιστορία της Αστρονομίας ως Ελάχιστο Μόντερ (Maunder Μinimum) από το όνομα του ζεύγους των βρετανών αστρονόμων Γουόλτερ και Ανι Μόντερ, οι οποίοι ήταν οι πρώτοι που παρατήρησαν ότι εκείνη την εποχή ο αριθμός των ηλιακών κηλίδων ήταν ασήμαντος. Κατά μέσον όρο είχαν παρατηρηθεί μόλις 2 κηλίδες τον χρόνο, ενώ κανονικά θα έπρεπε να έχουν παρατηρηθεί περισσότερες από 1.000!

Το Ελάχιστο Μόντερ συμπίπτει με τη λεγόμενη Μικρή Εποχή των Παγετώνων, που ονομάστηκε έτσι λόγω της εξαιρετικά χαμηλής μέσης θερμοκρασίας στην Ευρώπη. Υπάρχουν χαλκογραφίες εκείνης της εποχής που δείχνουν παγετώνες σε περιοχές που σήμερα είναι εύφορα λιβάδια. Το στοιχείο αυτό έχει ιδιαίτερη σημασία σήμερα που γίνεται ολοένα πιο έντονο το φαινόμενο του θερμοκηπίου επειδή υπάρχουν ενδείξεις ότι η ηλιακή δραστηριότητα βαίνει μειούμενη. Οι δύο τελευταίοι ηλιακοί κύκλοι ήταν εμφανώς ασθενείς, η δε εφετινή αναστροφή του μαγνητικού πεδίου του Ηλιου δεν συνοδεύεται από τον αναμενόμενο μεγάλο αριθμό κηλίδων ούτε από έντονες εκλάμψεις. Ετσι είναι πιθανόν η μείωση της ηλιακής δραστηριότητας στο άμεσο μέλλον να μετριάσει την άνοδο της θερμοκρασίας που οφείλεται στο φαινόμενο του θερμοκηπίου, κάτι που δεν έχει ληφθεί υπόψη στα μοντέλα των μετεωρολόγων που καταλήγουν σε πολύ δυσοίωνες προβλέψεις για το μέλλον του κλίματος στη Γη.

Ο κ. Χάρης Βάρβογλης είναι καθηγητής του Τμήματος Φυσικής του ΑΠΘ.