Al 400 jaar volgen mensen zonnevlekken, de donkere vlekken die weken achtereen op het oppervlak van de zon verschijnen. Ze hebben waargenomen, maar konden niet verklaren waarom het aantal vlekken elke 11 jaar piekt.

Een studie van de Universiteit van Washington die deze maand in het tijdschrift is gepubliceerd Fysica van plasma's stelt een model van plasmabeweging voor dat de 11-jarige zonnevlekkencyclus en verschillende andere voorheen mysterieuze eigenschappen van de zon zou verklaren.

"Ons model is totaal anders dan een normale foto van de zon, " zei eerste auteur Thomas Jarboe, een UW hoogleraar luchtvaart en ruimtevaart. "Ik denk echt dat wij de eerste mensen zijn die je de aard en de bron van zonnemagnetische verschijnselen vertellen - hoe de zon werkt."

De auteurs hebben een model gemaakt op basis van hun eerdere werk met onderzoek naar fusie-energie. Het model laat zien dat een dunne laag onder het oppervlak van de zon de sleutel is tot veel van de kenmerken die we vanaf de aarde zien, zoals zonnevlekken, magnetische omkeringen en zonnestroom, en wordt ondersteund door vergelijkingen met waarnemingen van de zon.

"De waarnemingsgegevens zijn de sleutel tot het bevestigen van ons beeld van hoe de zon functioneert, ' zei Jarboe.

Bij het nieuwe model een dunne laag magnetische flux en plasma, of vrij zwevende elektronen, beweegt met verschillende snelheden op verschillende delen van de zon. Het verschil in snelheid tussen de stromen zorgt voor wendingen van magnetisme, bekend als magnetische helix, die vergelijkbaar zijn met wat er gebeurt in sommige fusiereactorconcepten.

"Elke 11 jaar, de zon laat deze laag groeien tot hij te groot is om stabiel te zijn, en dan vervliegt het, "Zei Jarboe. Zijn vertrek legt de onderste laag plasma bloot die in de tegenovergestelde richting beweegt met een omgedraaid magnetisch veld.

Wanneer de circuits in beide hemisferen met dezelfde snelheid bewegen, meer zonnevlekken verschijnen. Wanneer de circuits verschillende snelheden hebben, er is minder zonnevlekkenactiviteit. Die mismatch, Jarboe zegt, kan zijn gebeurd tijdens de decennia van weinig zonnevlekactiviteit die bekend staat als het 'Maunder Minimum'.

"Als de twee hemisferen met verschillende snelheden draaien, dan komen de zonnevlekken bij de evenaar niet overeen, en de hele zaak zal sterven, ' zei Jarboe.

"Wetenschappers hadden gedacht dat een zonnevlek werd gegenereerd op 30 procent van de diepte van de zon, en kwam toen omhoog in een gedraaide koord van plasma die eruit springt, ' zei Jarboe. In plaats daarvan, zijn model laat zien dat de zonnevlekken zich in de "supergranules" bevinden die zich vormen in de dunne, ondergrondse laag plasma die volgens de studie ongeveer 150 tot 450 kilometer dik is, of een fractie van de 430 van de zon, straal van 000 mijl.

"De zonnevlek is iets verbazingwekkends. Er is daar niets, en dan ineens, je ziet het in een flits, ' zei Jarboe.

Het eerdere onderzoek van de groep was gericht op kernfusiereactoren, die zeer hoge temperaturen gebruiken die vergelijkbaar zijn met die in de zon om waterstofkernen van hun elektronen te scheiden. In zowel de zon als in fusiereactoren smelten de kernen van twee waterstofatomen samen, enorme hoeveelheden energie vrijmaken.

Het type reactor waar Jarboe zich op heeft gericht, een sferomak, bevat het elektronenplasma in een bol die ervoor zorgt dat het zichzelf organiseert in bepaalde patronen. Toen Jarboe de zon begon te beschouwen, hij zag overeenkomsten, en creëerde een model voor wat er in het hemellichaam zou kunnen gebeuren.

"Al 100 jaar doen mensen hier onderzoek naar, "Zei Jarboe. "Veel van de functies die we zien zijn lager dan de resolutie van de modellen, dus we kunnen ze alleen in berekeningen vinden."

Andere eigenschappen verklaard door de theorie, hij zei, omvatten stroom in de zon, de draaiende werking die tot zonnevlekken leidt en de totale magnetische structuur van de zon. De paper zal waarschijnlijk een intense discussie uitlokken, zei Jarboe.

"Mijn hoop is dat wetenschappers hun gegevens in een nieuw licht zullen bekijken, en de onderzoekers die hun hele leven hebben gewerkt om die gegevens te verzamelen, zullen een nieuwe tool hebben om te begrijpen wat het allemaal betekent, " hij zei.