Nieuwsbrief

Blijf wekelijks op de hoogte van het beste uit De Kennis van Nu en het laatste nieuws!

MELD JE AAN
Zonnevlek

Elke elf jaar gaat de zon door een cyclus: van een erg rustig oppervlak naar een heel onrustig oppervlak met veel zonnevlekken, en weer terug. De afgelopen jaren had de zon steeds actiever moeten worden, maar dit bleef uit. Dit verschijnsel is nu verklaard door de beweging van de zon op de computer te simuleren.

Als de zon heel erg actief is, kunnen zonnevlammen uit de zon schieten. Op aarde kan de straling van deze vlammen problemen veroorzaken in radiosignalen. En in de ruimte kunnen satellieten van baan worden veranderd door de kracht, waardoor GPS niet meer goed zou werken. Om zulke problemen te voorkomen is het belangrijk te weten wat de zon gaat doen. Door goed te kijken naar de zonnevlekken op het zonne-oppervlak kan veel worden gezegd over de activiteit van de zon. Goed begrijpen hoe patronen in de zonnevlekken ontstaan is dan ook erg belangrijk.

Zonnevlekken zijn relatief koude plekken op het oppervlak van de zon, die worden veroorzaakt door magnetische activiteit diep binnen in de zon. Daar, op ongeveer 200.000 kilometer diepte, worden in de hitte magneetvelden opgewekt. Deze worden sterker en sterker, totdat ze niet meer in de zon kunnen blijven en naar buiten ontsnappen. Als deze magneetvelden het oppervlak bereiken, zien wij dat als zonnevlekken. Meestal zijn de zonnevlekken niet met het blote oog waar te nemen, maar met relatief eenvoudige telescopen zijn ze al te zien.

Het aantal zonnevlekken is veranderlijk. Die variatie voltrekt zich volgens een vast patroon in een cyclus van ongeveer elf. De afgelopen drie jaar zijn er minder zonnevlekken geweest dan je op grond van die cyclus zou verwachten. De zon zou nu ongeveer op zijn maximale activiteit moeten zitten, maar in plaats daarvan zijn er, tot voor kort, lange tijd geen zonnevlekken waargenomen. Onderzoekers van Harvard hebben ontdekt waarom en schrijven daarover in Nature.

Omdat zonnevlekken redelijk eenvoudig waar te nemen zijn (soms zelfs zonder telescoop) gebeurt het al lange tijd. De eerste observaties dateren uit de tijd van de Chinese astronomen (hoewel deze de zonnevlekken aanzagen voor planeten die voor de zon langs vlogen). Vanaf de 17e eeuw werden ze systematisch gezien en genoteerd, onder meer door Galileo Galilei. Nu we leren wat de zonnevlekken betekenen voor de activiteit van de zon, kunnen we ook steeds beter zeggen wat er 400 jaar geleden met de zon aan de hand was. Zo is er ontdekt dat de kleine ijstijd, een periode waarin het kouder was dan normaal van de 16e tot 19e eeuw, samenhing met een kleine hoeveelheid zonnevlekken. Het gebrek aan vlekken van de afgelopen jaren is bijzonder: het is voor het eerst in 100 jaar dat er zoiets waargenomen is.

Om te ontdekken wat de oorzaak van het zonnevlekkenminimum was, zijn de bewegingen van de zon, zowel aan de binnen- als de buitenkant gesimuleerd met een computerprogramma. Deze simulatie kon worden gebruikt om allerlei gegevens van de (gesimuleerde) zon te berekenen, zoals de snelheid van het zonoppervlak en de kracht van het magnetisch veld. De drie wetenschappers van Harvard hebben in totaal 1860 jaar aan zonnebeweging gesimuleerd, waardoor zich een beeld vormde waar de hoeveelheid zonnevlekken vanaf hangt, en hoe het minimum aan zonnevlekken van de afgelopen tijd kon plaatsvinden.

Hierbij keken zij naar de meridionale beweging van de zon: van binnenuit ‘stroomt’ het plasma in de zon naar de polen, waarna het via het oppervlak weer naar de evenaar stroomt. De onderzoekers concludeerden dat als deze beweging heel snel gaat, de magneetvelden door de grote snelheid van het plasma moeite hebben om aan het oppervlak te komen. Als de snelheid daarna dusdanig afneemt dat het plasma langzamer stroomt dan gemiddeld, kan het ook nog heel lang duren voordat er weer zonnevlekken verschijnen. In een persbericht vergelijkt een van de auteurs het met een lopende band: ‘Als de band eerst heen snel gaat, valt er een gat tussen de producten die op de band vallen. Als de band daarna langzaam gaat kan het heel lang duren voordat dit gat overbrugd is. Zo is het ook bij de zon’.

De versnelling-en-vertraging-theorie is een mooie verklaring van een recent mysterie in de zonnekunde. Er is alleen een probleem: de versnelling en vertraging zijn niet recent geobserveerd. Kees de Jager, Nederlands zonnefysicus vertelt erover. ‘Ik heb nog eens gekeken naar de waarnemingsdata, en het model komt niet overeen met de werkelijkheid. Er is een meridionale snelheid van 15 tot 30 meter per seconde nodig. Maar sinds 2005 is de snelheid niet hoger dan 11 meter per seconde geweest, dus hoewel de verklaring erg interessant is, hadden de onderzoekers wat beter naar de waarnemingen moeten kijken.’

Andrés Muñoz-Jaramillo, een van de auteurs van het artikel, vindt dat de waarnemingen nog geen uitsluitsel geven. ‘We kunnen de stroom wel aan het oppervlak van de zon meten, maar binnenin is dat nog niet mogelijk. We denken dat daar juist de versnelling en vertraging plaatsvinden. Wel is er laatst een NASA-project van start gegaan dat de binnenkant van de zon gaat onderzoeken. Misschien dat nieuwe inzichten oplevert’.

Maar als de realiteit niet overkomt met het model, is het probleem van de lage zonneactiviteit nog steeds niet opgelost. Hoewel de zon inmiddels wel weer activiteit is gaan vertonen (het recente noorderlicht was daar een gevolg van) en de verklaring met het model een mooie is, is er nog niets zeker. ‘We weten heel veel over de zon tegenwoordig, door waarnemingen en door modellen. Maar dit minimum kunnen we nog niet goed verklaren,’ aldus Kees de Jager.

D. Nandy e.a - 'The unusual minimum of sunspot cycle 23 caused by meridional plasma flow variations', Nature, 2 maart 2011