Magnetische activiteit van de zon

2.1 De zonnevlekkencyclus

Het verloop van het aantal zonnevlekken in Fig. 1 vertoont een cyclisch gedrag met een gemiddelde periode van 11,04 jaar; de periode varieert daarbij van 8,0 tot 17,1 jaar sinds het eerste waargenomen maximum in 1615. De vraag die volgt uit dit grote verschil in periodes ligt mede aan de basis van het onderzoek beschreven in dit proefschrift: zijn de variaties in de lengten van de periodes onafhankelijk van elkaar of niet. Als de variaties onafhankelijk van elkaar zijn, dan is de zonnecyclus na verloop van tijd "vergeten" in welke fase hij zat en de lengten van de periodes zijn willekeurig. In het andere uiterste geval wordt de cyclus gecontroleerd door een of andere interne klok met een periode van circa 11 jaar, wat betekent dat de fase van de cyclus nooit ver verwijderd kan zijn van de fase van die klok.

Dat er een interne klok zou kunnen bestaan wordt bijvoorbeeld gesuggereerd door het volgende. Vanaf het maximum in zonnevlekken in 1761 waren er drie opeenvolgende korte periodes (8,2, 8,7 en 9,7 jaar) die samen 26,6 jaar duurden, in plaats van de verwachte 3 x 11 jaar. Dit werd gevolgd door een periode van 17,1 jaar, zodat het totaal komt op 43,7 jaar, vrijwel gelijk aan de verwachte 4 x 11 jaar. Als er zo'n interne klok bestaat worden de variaties in de periode waarschijnlijk veroorzaakt door fluctuaties in de turbulentie in de convectiezone, dus in de snelheid waarmee het magneetveld naar het oppervlak getransporteerd wordt. Het is echter nog onduidelijk of een dergelijk klok bestaat. De 25 cycli die tot nu toe waargenomen zijn leveren te weinig informatie om hier een uitspraak over te doen.

Het is dus zaak om meer gegevens te krijgen. Aangezien afwachten wat de toekomst brengt enigszins onbevredigend is, wordt er naar het verleden gekeken. Daar is zeker informatie vandaan te halen, want de zonne-activiteit heeft merkbare invloed op de aarde, zoals eerder al aangeduid is. De totale helderheid van de zon, dat is de totale energie die vrijkomt, varieert met 0,1% gedurende een 11-jarige cyclus. Zulke kleine schommelingen resulteren in kleine variaties in de temperatuur op aarde. Deze variaties zijn waarschijnlijk niet direct meetbaar, maar zij bemoeilijken wel studies naar het broeikaseffect.

Daarnaast vormt bijvoorbeeld de concentratie van het isotoop koolstof-14 (C-14) een bron van informatie. Dit isotoop wordt in de hogere luchtlagen aangemaakt door geladen deeltjes uit de ruimte (de kosmische straling) die koolstofdioxyde (CO2)-moleculen raken. Aangezien het magneetveld in de heliosfeer (dat is de invloedssfeer van de zon) de kosmische straling beïnvloed, hangt de concentratie van C-14 af van de activiteit van de zon: hoe actiever de zon, hoe minder C-14 er aangemaakt wordt. Gegevens over C-41 zijn te vinden in bijv. boomringen en poolijs, waar het CO2 in de loop van de tijd opgeslagen wordt. Iets dergelijks vindt ook plaats met de concentratie van het isotoop beryllium-10. Een verdere bron van informatie is het aardmagneetveld dat ook door het magneetveld van de zon beïnvloed wordt en geregistreerd is in gesteenten, bijv. op de oceaanbodem.

Uit een veelheid van dergelijke gegevens hebben verschillende auteurs getracht een overzicht te krijgen van de zonne-activiteit in het verleden. Zo vindt men duidelijk het Maunder Minimum terug, een periode die ook bekend staat als de "kleine ijstijd" vanwege de lage temperaturen. Dit laatste komt bijvoorbeeld tot uiting in het grote aantal winterlandschappen dat in die tijd geschilderd is. Behalve het Maunder Minimum zijn andere minima en ook maxima in zonne-activiteit gevonden; Fig. 3 geeft hiervan een voorbeeld. (Of de ijstijden, die de aarde in het verleden regelmatig doormaakte, ook veroorzaakt zijn door een lagere zonne-activiteit is niet bekend, maar erg waarschijnlijk is dat niet.)

Figuur 3
Veranderingen in de relatieve concentratie van C-14 (in delen per miljoen) sinds de Middeleeuwen. Een hogere concentratie van C-14 betekent een lagere activiteit van de zon. De dunne curve rechts geeft het aantal zonnevlekken weer zoals in Fig. 1. De verticale streepjes vóór 1600 geven waarnemingen van zonnevlekken met het blote oog aan.

 

2.2 Andere periodes

Het aantal zonnevlekken zoals weergegeven in Fig. 1 lijkt een modulatie met een periode van 80 - 90 jaar (de Gleissberg-periode) te vertonen. Behalve deze periode zijn er verschillende andere periodes gerapporteerd. In diverse indicatoren van zonne-activiteit, zoals bijv. röntgen- en radiostraling, zijn periodes gevonden van 10 tot 400 dagen, maar het is onzeker of dit permanente eigenschappen van de zon zijn.

Gedurende de laatste 15 jaar zijn er vele periodieke variaties op de zon waargenomen met periodes van ongeveer 5 minuten. Het gaat daarbij om geluidsgolven in het (gasvormige) inwendige van de zon die het oppervlak doen bewegen. Vermoedelijk zijn er ook trillingen die veroorzaakt worden door zwaartekrachtsgolven; deze golven zijn echter nog niet met zekerheid waargenomen. De tak van de wetenschap die zich met dergelijke zonnetrillingen bezighoudt heet helioseismologie. Door het gebruik van steeds gevoeliger apparatuur wordt dit een belangrijk onderzoeksgebied want het leert ons op een directe manier iets van het inwendige van de zon, net zoals aardbevingen ons iets vertellen over de structuur van de aardbodem.

Door naar 3. De zonnedynamo
Terug naar de inhoud

Terug naar de proefschrift pagina

 
Jos van Geffen -- Home  |  Site Map  |  Contact Me

last modified: 26 May 2001