Güneşin Manyetik
Etkinlikleri
Galile, 1610 da basit teleskopuyla
Güneş'e baktığı zaman (Gözünü kör etmemek için her hâlde önlem almıştır.), o
güne kadarki inanışın tersine, yüzeyin kusursuz değil, siyah lekelerle kaplı
olduğunu keşfetti. Bunların bir kısmı beyaz ışık fotografında görülebilir (Şekil
4.6). Beyaz alanlarla da çevrili olan bu güneş lekeleri çoğunlukla ikişerli
olarak ortaya çıkar ve gruplar hâlinde kümeleşirler (Şekil 4.8). Kimi ancak
sezilebilir, kimileri Yer'den daha büyük boyutlara ulaşır, ender olarak bazıları
çıplak gözle de görülebilirler Bunun için siyah cam kullanılmalıdır. Bir leke
umbra denilen daha derinde siyah bir özek ve onu çevreleyen grimsi bir çevreden
oluşur; penumbra denilen grimsi çevre, fotosfere doğru eğimlidir ve koyu, açık
çizgiler sergiler. Umbra aslında siyah olmaktan uzaktır, fakat 4500°K
sıcaklığında olduğundan 5800°K den daha yüksek sıcaklıktaki çevresine göre koyu
gözükür. Önce çok küçük gözlenen leke grubu zamanla gelişir, büyüklüğüne bağlı
olarak birkaç günden birkaç aya kadar yaşayabilir. Güneş lekeleri, güneşle
birlikte döndüklerinden, Güneş'in döndüğünü çok iyi gösterirler. (Şekil
4.6)'dan, onlardan Güneş'in katı cisim gibi dönmediğini, anlıyoruz. Ekvator
bölgesi 25 günde bir döner, bu yavaşlayarak kutuplarda yaklaşık 34 günü bulur.
Böylece Güneş, enleme göre diferansiyel dönme gösterir.
Güneş lekelerinin sayısı ortalama
11 yıllık bir çevrimle artıp azalır. Yeni lekeler, ekvatorun yaklaşık 35°
kuzeyinde ve güneyinde ortaya çıkar, zamanla sayıları artar ve ortalama
enlemleri ekvatora yaklaşır. Leke sayısı maksimumda iken herhangi bir anda 100
den fazla leke görülebilir. Minimumda ekvatorun 5° güney ve kuzeyinde ancak
birkaç tane leke görülür. Bu, yaklaşık 11 yılda bir tekrarlanır.
Şekil 4.8: Güneş yüzeyinde bir leke
grubu. Lekelerin ne denli büyük olduğunu göstermek için dünyanın büyüklüğü de
resimde gösterilmiştir. Bazı büyük lekeler 3-4 Dünya boyutunda olabilir.
Güneş lekelerinin manyetik
alanlarla ilgili olduğu anlaşılmıştır. Çeşitli tekniklerle yapılan gözlemler,
Güneş'te güçlü manyetik alanların var olduğunu göstermiştir; leke yakınlarında
şiddetleri, Yer'in manyetik alanının 3000 katına ulaşabilmektedir. Alan
çizgileri, bir leke çiftinin birinden çıkıp ilmek oluşturarak diğerine girerler.
Büyük olasılıkla lekeleri güçlü manyetik alanlar üretir. Bu bağlamda güneş
lekeleri manyetik ilmeklerin ışık küredeki kesitleridir. Büyük manyetik ilmekler
ışık küreden 400000 km yükseklere kadar uzanırlar. Güneşin üst atmosfer
katmanlarını bu manyetik ilmekler kontrol eder. Leke çevriminin maksimumu
sırasında büyük leke bölgelerinin üst kısımlarında ani ışık parlamaları
gözlenir; bunlara, güneş parlamaları denir. Ender durumlarda bir parlama Yer
büyüklüğüne ulaşabilir ve birkaç saat sürebilir. Güneş'in X-ışını görüntüleri, böyle
parlamaların yüksek taç katmanında, etkin lekeli bölgelerin yukarısında manyetik
alanların birleştiği noktalarda meydana geldiğini göstermektedir. Güneş
patlamaları sırasında müthiş bir enerji açığa çıkar ve sıcaklık bölgesel olarak
20 milyon kelvine ulaşabilir. Bu olay, elektronları ışık hızının 1/3 üne kadar
ivmelendirebilir ve X-ışınları üretir, bu X-ışınları aşağıda renk küreye
çarpar ve optik olarak görülen parlamalara neden olur. Renk küre maddesinin
(plazma) bir kısmı taç katmanına müthiş bir şiddetle geri fırlatılır. Taç
katmanının yüksek sıcaklığını besleyen, bu manyetik enerji girdisi ve sayısız
minik parlamaların -Güneş sakinken bile- ürettiği enerjidir.
Şekil 4.9: Güneşte görülen bir
prominans.
Bir başka etkinlik göstergesi,
prominans denen gaz uzantılarıdır; bunlar etkin bölgelerin (lekelerin)
yukarısında, taç katmanından yoğuşan soğuk gaz sütunlarıdır (Şekil 4.9.). Kimisi
sakindir, yüz binlerce km uzunluğunda olabilir; orada günlerce, haftalarca asılı
kalabilir; kimisi aşağıya ışık küreye akarken; kimisi de patlayıp taç katmanı
gazını önüne katarak Güneş'ten uzaklaştırıp uzaya yayar. Güneş sürekli değişken,
şaşırtıcı ve onsuz olamıyacağımız bir varlıktır. Güneş'in manyetik etkinliği
enlemsel manyetik ilmeklerin büyüklüğüne ve çokluğuna bağlıdır. Bu oluşumların
varlığı ve değişimi ise dinamo modeli denen bir modelle açıklanır. Güneşte
manyetik dinamonun verimi, yani Güneş etkinliği, temelde konvektif katmanla
diferansiyel dönmenin oldukça karmaşık olan etkileşmesine bağlıdır .
Güneş Rüzgârı ve
Etkileri
Güneş'in; ışık, radyo ve
X-ışınları
gibi her yöne elektromanyetik tedirginlikler gönderdiğini belirttik. Olay yalnız
bu değildir. Güneş'ten her yöne sürekli parçacıklar akısı da vardır; bunlar
çoğunlukla elektronlar ve protonlardır. Güneşin taç katmanından bu şekilde uzaya
sürekli madde kaybı vardır. Buna güneş rüzgârı denir. Bunun etkisini kuyruklu
yıldızlarda görüyoruz: Güneş rüzgârı nedeniyle kuyruklu yıldızların kuyruğu hep
Güneş'ten öteye doğru uzanır.
Uydularla yapılan gözlemler
göstermiştir ki Yer yakınlarında 1 cm3 den ortalama 10 kadar proton
ve elektron geçer; ortalama hızları 400 km/s kadardır. Bir bakıma biz Güneş taç
katmanının dış uzantıları içindeyiz. Güneş yakınlarında taç katmanı kuvvetli ve
kapalı manyetik alanlar tarafından tutulur ve plâzmanın kaçması engellenir.
Kaçan güneş rüzgârı genellikle X-ışını fotograflarında belirgin olan taç katmanı
deliklerinden, yani açık manyetik alan çizgileri boyunca çıkar. Bu rüzgârın hızı
değişkendir ve Güneş'in manyetik çevrimine bağlıdır.
Güneş rüzgârı ayrıca Yer'in
manyetik alanını da rüzgâr yönünde şok dalgası biçiminde sıkıştırır; deniz hız
motorunun önündeki suda oluşturduğu ve iki yandan arkaya uzanan dalga gibi. Bu
dalga sınırları içinde yüklü parçacıklar manyetik olarak, Van Allen kuşakları
denen iki bölgede hapsedilirler. Güneş rüzgârının basıncı sonucu Yer'in arka
tarafında 100 Yer yarıçapını aşan uzunluklarda manyetik kuyruk oluşur. Güneş
sisteminde manyetik alanı olan bütün gezegenler Güneş rüzgârından etkilenir.
Güneş'in etkisi, rüzgârın yıldızlararası gaza girdiği yerde son bulur. Bu
sınırın nerede olduğunu henüz bilmiyoruz. Güneş sisteminden farklı yönlerde
çıkan üç uzay gemisi; Pioneer II, Voyager 1 ve Voyager 2 bunu bulmak için
görevlidir. Bunlar gerçek dış uzaya, yani yıldızlararası uzaya belki de ancak
2020 yılında ulaşacaklardır.
Güneş'in manyetik etkinliğinin ve
Güneş rüzgârının Yer üzerinde başka önemli etkileri de vardır. Taç katmanında
büyük bir parlama olduğu zaman, özellikle Güneş leke maksimumu sırasında, artan
güneş rüzgârı şiddeti yaklaşık iki gün sonra Yer'e ulaşır, Yer'in manyetik
alanlarını sıkıştırır ve kutup akım halkalarına büyük miktarlarda yeni enerji
bırakır. Bu güçlü elektrik akımı üst atmosferdeki havayı iyonlaştırır.
Elektronlarla havanın aynı atom ve moleküllerinin yeniden birleşmesi "kutup
ışığı" (güneyde ve kuzeyde) denen ışık gösterisi biçiminde göğü aydınlatır.
Böyle "manyetik fırtınaların" radyo haberleşmelerini etkilediği, zaman zaman
elektrik hatlarında arızalara neden oldukları bilinmektedir.
Güneş etkinliğinin daha uzun vadeli
etkileri vardır. 1645-1715 arasında Güneş'te hemen hemen hiç leke görülmemiştir. Buna,
olayı ortaya çıkaranın adıyla Maunder minimumu denir. Bu dönemde özellikle
Avrupa'da çok ağır kışlar yaşanmıştır; buna kimileri "küçük buz çağı"
demektedir. O hâlde bu sürede Güneş'ten daha az enerji gelmiştir. Ağaç
halkalarındaki izotop bolluğu da Maunder minimumunu kanıtlamakta ve bu minimuma
benzer 12 kadar dönemin yaşandığını göstermektedir. Açıkça Güneş etkinliği ile
Yer iklimi yakından ilişkilidir, fakat bu ilişkinin ayrıntıları iyi
bilinmemektedir.
Yeni anlaşılmaya başlanan bir başka
etki de, Yer çevresinde yörüngeye yerleştirilen yapay uydular üzerindeki
etkidir. Güneş etkinliğinin etkisi öyle büyük olmuştur ki Yer atmosferi
genişlemiş ve sürtünme sonucu Sky Lab uzay istasyonu yere düşmüştür. Daha sonra
fırlatılan Hubble Uzay Teleskopu bu yüzden daha yüksek yörüngeye
oturtulmuştur.
