Už starověcí čínští astronomové si všimli, že komety na obloze mívají jeden či dokonce dva ohony, ale netušili, co je příčinou. Proč mají komety dva ohony?
Jeden z ohonů komety míří vždy směrem od Slunce bez ohledu na to, jestli se k němu kometa blíží či se vzdaluje. Tento zvláštní jev přivedl na počátku 17. století známého astronoma a matematika Johanese Keplera k domněnce o existenci proudění směřujícího od naší mateřské hvězdy, které ohony komet tvaruje.
Dnes víme, že tento ohon, mířící vždy směrem od Slunce, je tvořen prachem uvolněným z jádra komety. Jeho směr je ovlivněn tlakem slunečního záření a vidět ho můžeme díky rozptylu slunečního světla.
Druhý ohon, zvaný iontový, tvoří elektricky nabité částice a na rozdíl od prachového září vlastním světlem. Nemíří vždy směrem od Slunce a ve srovnání s prachovým bývá obvykle slabší a zabarvený nejčastěji do modra. Až v polovině 20. století začali astronomové přicházet na to, co způsobuje rozdílný charakter iontového ohonu komet.
Za co může extrémní teplota
V roce 1958 publikoval americký astronom Eugene Parker práci zabývající se sluneční korónou. To je horní vrstva sluneční atmosféry, ležící nad fotosférou (nejnižší vrstva sluneční atmosféry – cca 250 km) a chromosférou (cca 14 000 km). Teplota tady dosahuje extrémní hodnoty miliónu stupňů! Teoreticky by se měla s rostoucí vzdáleností Slunce ochlazovat, ale Parkerova studie naznačila, že tomu tak ve skutečnosti není. Nejvyšší vrstva koróny totiž od Slunce doslova odtéká a tento „odtok“ dostal označení sluneční vítr. Později jeho existenci potvrdila i data naměřená přístroji na kosmických sondách.
Ačkoliv je koróna neuvěřitelně horká, je podle dnešních poznatků i velmi řídká. Ve srovnání s pozemskými poměry bychom ji nejspíš nazvali jakýmsi „horkým vakuem“. Tak vysoká teplota způsobuje, že plazma je zde vysoce ionizované. Lehčí prvky jsou ionizovány úplně, atomy železa mohou „přijít“ až o 12 elektronů, tedy téměř polovinu. Vlivem slunečního magnetického pole je struktura plazmatu v koróně velice komplikovaná. Elektricky nabité částice se mohou pohybovat pouze podél magnetických siločar. Pokud jsou tyto siločáry otevřené (mířící do meziplanetárního prostoru), může hmota ze Slunce proudit podél nich a vzniká sluneční vítr.
Co víří ve slunečním větru?
Hlavní složkou slunečního větru jsou protony (95 %), je zde zastoupeno ionizované hélium, stopové množství těžších iontů a samozřejmě elektrony, protože celek je elektricky neutrální. Plazma slunečního větru sebou nese i magnetické pole. Vlivem sluneční rotace se bod, kde jsou tyto siločáry „ukotveny“ ke Slunci pohybuje, což má za následek, že tvar meziplanetárního magnetického pole je spirálovitý. Například ve vzdálenosti naší Země (149,6 mil.km) činí odklon siločar od přímého směru už 45 stupňů.
V důsledku slunečního větru tak Slunce „odhazuje“ každým rokem ohromné množství své hmoty. Přepočteme-li však tyto ztráty na celou dobu existence naší zářící hvězdy (za předpokladu, že by ztráta hmoty byla konstantní), jedná se pouze o 0,1% její celkové hmotnosti.
Rychlý a pomalý vítr
Průměrná rychlost slunečního větru je ve vzdálenosti 1 astronomické jednotky (AU) od Slunce kolem 400 km/s a hustota zhruba 7 protonů na cm3. V extrémních případech však může rychlost dosahovat až 900 km/s. Tento rychlý sluneční vítr pochází z tzv. koronálních děr, které najdeme jak v nízkých solárních šířkách (blízko rovníku) tak i v blízkosti pólů. V těchto dírách je magnetické pole slabé a siločáry zde snadno ze Slunce unikají do meziplanetárního prostoru. Z oblastí kolem slunečního rovníku naopak proudí pomalejší ale hustší vítr. V určitých vzdálenostech od Slunce se obě složky střetávají a vznikají tak oblasti s vyšší hustotou a silnějším magnetickým polem. Pokud se s něčím takovým setká naše Země, funguje to jako spoušť geomagnetických bouří a polárních září.
V době, kdy je sluneční aktivita nejvyšší, se polární koronální díry zmenšují a uzavírají a následkem toho se průměrná rychlost slunečního větru snižuje. Dodatečně se k němu ale připojují takzvané koronální výtrysky hmoty, což jsou razantní erupce plazmy. Pokud taková erupce zasáhne Zemi, má to za následek neperiodické geomagnetické bouře.
Kam Slunce nedosáhne
Čím se nacházíme dále od Slunce tím hustota větru klesá a v určité oblasti již sluneční vítr ztrácí síly. Nestačí už „vytlačovat“ částice mezihvězdného prostoru a jeho rychlost, zatím stále ještě nadzvuková, zde velmi prudce klesá. Takové místo, kde končí vliv naší mateřské hvězdy, se odborně nazývá rázová vlna. Dřívější modely, založené na měření sond Voyager, jej umístily do vzdálenosti 130 až 170 astronomických jednotek od Slunce.
Voyager 1 dorazil na hranici
Nedávno ovšem astronomové z amerického Národního úřadu pro letectví a vesmír (NASA) oznámili, že sonda Voyager 1 tuto hranici protnula. Už na konci roku 2003 začaly přístroje na palubě sondy ukazovat změny, jaké nenaměřily po celých 26 let trvání výpravy. Vědci začali tušit blízkost rázové vlny a v prosinci 2004 se konečně dočkali. Přesně podle předpovědí rychlost slunečního větru prudce poklesla, zatímco intenzita magnetického pole naopak vzrostla. I to se ale v oblasti „nárazu“ na mezihvězdný plyn očekávalo. Dalším důkazem je vyšší počet rychlých elektricky nabitých částic, které jsou v rázové vlně urychlovány. Voyager 1 nyní vstupuje do oblasti héliosférické obálky, kde je proudění slunečního větru již podzvukové.
Slovníček
· Fotosféra – viditelný povrch Slunce, dosahující teploty asi 6000 oC. Prakticky všechna sluneční energie včetně tepla a světla dopadajícího na Zemi přichází právě z této vrstvy.
· Chromosféra – relativně tenká a řídká vrstva těsně přiléhající k fotosféře. Můžeme ji za příznivých podmínek pozorovat během úplného zatmění Slunce. Teplota chromosféry roste směrem od Slunce a dosahuje hodnoty kolem 15 000 oC.
· Koróna – řídká horní atmosféra Slunce, která nemá ostré hranice a zasahuje hluboko do sluneční soustavy. Teplota koróny v blízkosti Slunce (cca 2 000 000 oC) je paradoxně vyšší než teplota fotosféry. Je rovněž viditelná během úplného zatmění Slunce jako mdlý bílý nepravidelný kruh.
Sluneční plachta
Jako způsob pohonu sond a družic může být použito takzvaných slunečních plachet. Jejich princip je stejný jako u plachet na vítr, ale místo větru zde stejně pracují částice vyvrhované Sluncem.
