Helioseizmologie

Sluneční helioseizmologie - obor sluneční fyziky, který byl pojmenován sluneční helioseizmologie se zabývá šířením nejrůznějších zvukových vln v tělese Slunce. Jedná se v principu o totéž, co známe z klasické seismologie na Zemi. Rozdíl je však zřejmý. Na povrch Slunce není možné umístit žádný seismograf, a tak se metody helioseismologie liší od metod seismologie pozemské.

Obrázek vlevo: Schéma šíření zvukových vln v tělese Slunce (převzato z http://www3.kis.uni-freiburg.de/~mroth/images/rays_www.jpg).

Počátek výzkumu slunečních oscilací (helioseismologie) se datuje od roku 1960, kdy byly poprvé detekovány tzv. 5 minutové sluneční oscilace ve fotosféře. V sedmdesátých letech pak byl na základě dalších měření sestrojen diagnostický diagram, ukazující závislost frekvence jednotlivých módu oscilací na jejich vlnovém čísle. Bylo rovněž podáno teoretické vysvětlení těchto 5 minutových oscilací, které jsou důsledkem šíření zvukových vln ve slunečním nitru.

Zdrojem zvukových vln je konvektivní zóna, resp. její horní část. Podle toho, jakou mají jednotlivé módy oscilací frekvenci a vlnové číslo (stupeň módu), pronikají do různých hloubek v nitru Slunce a mohou tak plnit podobnou roli, jako hrají zemětřesné vlny při studiu zemského nitra. Slouží k diagnostice struktury vnitřních vrstev Slunce a umožňují provést kvalifikovaný odhad fyzikálních podmínek tj. tlaku, hustoty, teploty, rychlostního pole, ale mohou upřesnit i chemické složení v jednotlivých vnitřních vrstvách.

Helioseizmologie nám umožnila donedávna nevídanou věc. Umožnila nám porovnat výsledky našich teoretických modelů slunečního (hvězdného) nitra s výsledky helioseismologických měření. K velké radosti teoretiků se ukázalo, že standardní model Slunce je v celkem dobrém souladu s výsledky helioseizmologických měření (po provedení různých korekcí). Známý deficit neutrin je tedy potřeba vysvětlit jinak než změnou modelu. Poslední výsledky z neutrinových experimentů naznačují, že vysvětlení neutrinového deficitu je potřeba hledat v samotných neutrinech resp. v jejich vlastnostech (oscilace neutrin).

Významným příspěvkem ke studiu slunečních oscilací jsou měření prováděná na kosmické sondě SOHO (ESA-NASA), na jejíž palubě jsou umístěny celkem tři experimenty pro tyto účely. Jeden z nich, GOLF (Global Oscillations at Low Frequency), je určen k detekci módu s velmi dlouhými periodami oscilací - tzv. gravitačních módů - jež pronikají až do samého centra Slunce. Taková měření však vyžadují velmi dlouhé časové řady dat, bez přerušení v důsledku západu Slunce. Tato podmínka je na SOHO splněna, neboť SOHO se nachází v libračním bodě L1 mezi Zemí a Sluncem a pozoruje oscilace plných 24 denně.

Na Zemi lze podobná pozorování realizovat např. na pólech (polární den trvá několik měsíců), nebo prostřednictvím celosvětové sítě pozorovacích stanic (projekt GONG).