Magnetisch veld van de zon gaat omkeren

Het magnetisch veld van de zon verandert zijn polariteit ongeveer om de elf jaar, op het hoogtepunt van elke zonnecyclus. Die zonnecyclus is de elfjarige cyclus van zonneactiviteit, die afgemeten wordt aan het aantal zonnevlekken op de zon.

Gedurende de perioden met de meeste activiteit, bekend als de zonnemaxima, verschijnen zonnevlekken, gebieden met magnetische activiteit waar het gas kouder is dan op de rest van het oppervlak van de zon. Perioden met de laagste zonneactiviteit staan bekend als de zonneminima. Het laatste zonnemaximum was in 2001.

De zonnecyclus komt niet precies overeen met het gemiddelde van elf jaar. Recent zijn er korte cycli van slechts 9 jaar waargenomen, en ook zeer lange van 14 jaar. Op het hoogtepunt van de zonneactiviteit vindt de omkering van de polen plaats, waarna de zonneactiviteit begint af te nemen en er dus minder zonnevlekken zijn.

Gedurende zo'n omkering van de polariteit verzwakt het magnetische veld van de zon tot het uiteindelijk helemaal weg is, en dan verschijnt het opnieuw maar met de omgekeerde polariteit.

Onderzoekers hebben nu al tekens gezien dat de omkering aan de gang is, en dit keer is er iets speciaals aan de hand. Uit gegevens van het Wilcox Solar Observatory in Stanford blijkt dat de twee halfronden van de zon op een vreemde manier uit de pas lopen: de noordpool is al begonnen te veranderen, te verzwakken, en de zuidpool hinkt achterop. Dat betekent dat de zon, op het ogenblik toch, daadwerkelijk twee zuidpolen heeft.

Weldra zullen de polen volledig omgekeerd zijn. "Het ziet er naar uit dat we niet meer dan drie of vier maanden verwijderd zijn van een volledige omkering van het magnetisch veld", zei natuurkundige Todd Hoeksma van de Amerikaanse Stanford University aan National Geographic.

Hoeksma is de directeur van het Wilcox Solar Observatory, een van de weinige observatoria ter wereld die het magnetisch veld van de zon in het oog houden. Het Wilcox-observatorium doet dat al sinds 1975 en heeft dus al drie keer gezien dat de polariteit van het magnetisch veld omgekeerd is.

"De verandering zal gevolgen hebben die doorsijpelen in het hele zonnestelsel", zei Hoeksma.

Een omkering van het magnetisch veld van de zon zal gevolgen hebben in het hele zonnestelsel, aangezien het gebied waarin het magnetisme van de zon gevoeld wordt, de heliosfeer, zich tot ver voorbij Pluto uitstrekt. 

Een centrale rol in de gevolgen van een omkering is weggelegd voor het "heliosferisch stroomvlak". Een stroomvlak is een elektrische stroom die zich beperkt tot een oppervlakte in plaats van verspreid te zijn in de ruimte. En het heliosferisch stroomvlak is een zeer groot oppervlak dat uit de evenaar van de zon lijkt te komen en dat zich miljarden kilometers ver uitstrekt. Het wordt gevormd door de elektrische stroom die veroorzaakt wordt door het traag ronddraaiende magnetisch veld van de zon en het krijgt zijn vorm door de interactie met het plasma in de ruimte tussen de planeten. De planeten bewegen zich tijdens hun omloop rond de zon afwisselend in en uit het stroomvlak (grote foto).

De stroom in het stroomvlak is zeer klein, een tiende van een miljardste van een ampère per vierkante meter, maar er is heel veel van omdat het stroomvlak zo groot is, en de hele heliosfeer is er rond georganiseerd.

De aarde duikt tijdens haar omloop rond de zon in en uit het stroomvlak, en die overgangen kunnen zorgen voor stormachtig ruimteweer. Wanneer het magnetisch veld van de zon zich omkeert, krijgt het stroomvlak veel meer rimpels, meer "ups and downs", en dus zal de aarde er meer in en uit duiken, met meer kans op stormachtig ruimteweer als gevolg.

Anderzijds beschermt het heliosferisch stroomvlak de aarde ook tegen kosmische straling, de deeltjes met een hoge energie die door supernova's en andere gewelddadige evenementen in de Melkweg tot de snelheid van het licht versneld worden. Kosmische straling vormt een bedreiging voor astronauten en ruimtesondes, en sommige geleerden denken dat ze ook het wolkendek en het klimaat op aarde kan beïnvloeden.

Het heliosferisch stroomvlak vormt een barrière tegen de kosmische straling en belet dat de straling doordringt in het binnenste deel van het zonnestelsel. En een meer gerimpeld stroomvlak, zoals na de omkering van de polariteit, biedt een betere bescherming,

De zon is niet het enige hemellichaam in het zonnestelsel met een magnetisch veld dat zich soms omkeert. Ook de aarde heeft een magnetisch veld, en dat heeft zich gedurende het laatste miljard jaar ook al vele keren omgedraaid.

Dat is niet verrassend, aangezien de magnetische velden van de zon en de aarde opgewekt worden door gelijkaardige "dynamo"-processen, waarbij ronddraaiende en warmte overbrengende, elektrisch geleidende vloeistoffen betrokken zijn, gesmolten ijzer in de buitenste kern in het geval van de aarde, en hete geïoniseerde gassen in het geval van de zon.

Het verschil is dat de omkeringen van het magnetische veld van de aarde veel minder vaak gebeuren, gemiddeld slechts eens om de 200.000 tot 300.000 jaar en dat het proces veel langer duurt.

Zo blijkt uit een analyse van eeuwenoude logboeken van schepen dat het magnetische veld van de aarde zwakker wordt met onregelmatige stappen, en dat het sinds 1840 enkele procentpunten zwakker is geworden.

Als die daling zich doorzet, verwachten geleerden dat het magnetisch veld van de aarde zich in de komende 2.000 jaar zou kunnen omkeren. Als zich dat voordoet, verwachten de geleerden dat het ook geleidelijk zal gebeuren, en niet gepaard zal gaan met een tijdelijk geheel verdwijnen van het magnetische veld. Dat zou vergaande gevolgen kunnen hebben, aangezien het magnetisch veld de aarde beschermt tegen de zonnewind, maar het zal dus waarschijnlijk niet gebeuren.

Het magnetisch veld van de aarde beschermt ons tegen de zonnewind, geladen deeltjes die door de zon uitgestoten worden.  (Bron: NASA)