Solfläckar – definition, orsaker och solcykler

Lär dig vad solfläckar är, deras magnetiska orsaker, 11-/22-åriga solcykler och historiska Maunder Minimum — samt deras påverkan på rymdväder och klimat.

En solfläck är ett område med stark magnetisk aktivitet på solens yta (fotosfären). Solfläckar avger ljus men är betydligt svalare än omgivande yta och därför ser de mörka ut i jämförelse. Temperaturen i en solfläck är typiskt några tusen kelvin lägre än fotosfärens ungefär 5 800 K. Solfläckar kan vara mycket små eller sträcka sig över ytor som är tio gånger större än jorden.

Utseende och struktur

En solfläck består ofta av två delar:

• Umbra – den mörkaste, centrala delen med lägst temperatur.
• Penumbra – den ljusare, strimmiga omgivningen med något högre temperatur.

Solfläckarnas magnetfält är mycket starka (ofta tusentals gauss) och skapar komplexa strukturer och plasmaflöden. Solfläckar varierar i storlek från några hundra kilometer till flera tiotusentals kilometer i diameter; stora fläckgrupper kan vara flera gånger större än jorden.

Hur bildas solfläckar?

Solfläckar uppstår när magnetfältet som genomsyrar solens yta tränger upp genom fotosfären och hämmar den konvektiva värmetransporten. Det gör att området under magnetfältet kyls ned relativt snabbt. Processen är dynamisk: fältlinjer kan vrida sig, brytas och rekonfigurera sig, vilket leder till uppkomsten av aktiva regioner, ibland följt av solutbrott (flares) och koronala massutkastningar (CMEs).

Livslängd och rörelser

En solfläck kan leva från några dagar till flera månader. Under en solcykel uppstår nya fläckar på olika latituder och rör sig mot ekvatorn – en förloppsmönster som illustreras i den så kallade "butterfly diagram". Solens rotation (ungefär 25–35 dygn beroende på latitud) gör att fläckarna syns driva över solskivan.

Solcykler

Solens aktivitet visar regelbundna variationer i antal och komplexitet av solfläckar:

• Schwabe-cykeln – cirka 11 år: antalet solfläckar ökar till ett maximum och minskar sedan till ett minimum.
• Hale-cykeln – cirka 22 år: magnetiska polariteten hos solfläckar vänder med varje 11-årscykel, så efter två cykler återställs ursprunglig polaritet.

Dessa cykler har observerats regelbundet sedan 1700-talet med systematiska solfläcksräkningar. Variationer i amplitud och längd mellan cykler gör förutsägelser svåra och är föremål för aktiv forskning.

Historiska variationer – Maunder Minimum

Under ungefär 1645–1715 observerades mycket få solfläckar i det som kallas Maunder Minimum. Perioden sammanföll med en kallare fas i delar av Europa och Nordamerika (delar av den lilla istiden), men sambandet mellan solaktivitet och långtidsklimat är komplext och påverkas av många faktorer. Orsaken till Maunder Minimum är fortfarande inte helt klarlagd.

Påverkan på jorden och teknologin

• Ökad solaktivitet (många solfläckar) ger fler solutbrott och CMEs som kan orsaka kraftiga geomagnetiska störningar, påverka satelliter, radiosignalering och elnät.
• Starka utbrott kan ge spektakulära norrsken (aurora) på lägre latituder än normalt.
• Den direkta klimatpåverkan från solcykler är relativt liten jämfört med mänskliga utsläpp, men förändringar i solstrålning och kosmisk strålning kan ha regionala och långsamma effekter.

Observation och forskning

Solfläckar observerades systematiskt redan på 1600-talet av astronomer som Galileo och Schwabe. Idag används både markbaserade teleskop och rymdobservatorier (t.ex. SOHO, SDO) för att övervaka solaktiviteten i realtid. Forskning på solfläckar och magnetiska processer på solen bidrar till bättre rymdväderprognoser och förståelsen av stjärnmagnetism i allmänhet.

Historia

Kinesiska astronomer sa att de kunde se solfläckar. Den 17 mars 802 såg munken Adelmus en stor solfläck som han kunde se i åtta dagar. Adelmus trodde att Merkurius gick framför solen och skapade en svart fläck. När astronomerna började använda teleskop var de flesta överens om att något passerade framför solen. Galileo Galilei gissade 1612 att det fanns verkliga fläckar på solen och att de visade att solen vände sig.

De första cykliska förändringarna av solfläckarna observerades av Heinrich Schwabe och fick Rudolf Wolf att studera dem noggrant från och med 1848. Också 1848 visade Joseph Henry en bild av solen och försäkrade sig om att solfläckarna var svalare än resten av solen (de är ungefär 7000 grader Fahrenheit, 4000 C). De är fortfarande mycket varma, men mycket svalare än resten av solens yta.

En teckning av en solfläck i Johannes av Worcesters krönikor.

Sök med bokstav