Rossbyvågor på solen

 

Bild vikipedia. Rossbyvågor i jetströmmen över jorden.

En Rossbyvåg eller planetarisk våg är en storskalig våg mellan två nästan parallella skikt som ligger nästan vinkelräta mot en rotationsaxel. Rossbyvågor uppträder i jordens atmosfär och i haven där de bildas genom Corioliseffektens variationer på olika latituder. 

Deras längd kan uppgå till omkring 5–10 000 kilometer. Rossbyvågor i atmosfären beskrevs och förklarades första gången 1939 av meterolog  Carl-Gustaf Rossby.

Även om solen är den bäst och mest undersökta stjärnan har många frågor om dess fysik ännu inte klarlagts. Ex de rytmiska fluktuationerna i solaktiviteten. Den mest kända av dessa är att solen i genomsnitt når ett strålningsmaximum vart elfte år (den så kallade solfläckscykeln). Denna aktivitetscykel uppstår eftersom solens magnetfält förändras i periodcykler och då vänder polariteten. Detta är i sig inte ovanligt för en stjärna – om det inte vore för det faktum att solens är anmärkningsvärt stabil.

Solfläckscykeln överlagras av andra, mindre uppenbara fluktuationer av aktivitet som sträcker sig från några hundra dagar till flera hundra år var och en uppkallad efter sin upptäckare. Även om det redan har gjorts försök att förklara dessa cykler genom ex  matematiska beräkningar finns det fortfarande ingen heltäckande fysikalisk modell som förstår fenomenet helt.  Under några år har Dr. Frank Stefani från HZDR:s Institute of Fluid Dynamics varit en förespråkare för "planethypotesen" eftersom det är tydligt att planeternas gravitation utövar en tidvatteneffekt på solen, liknande den månen gör på jorden. Denna effekt på solen är starkast vart 11,07:e år: när de tre planeterna Venus, jorden och Jupiter ligger i linje med solen i en särskilt markant linje, jämförbar med  vårfloden på jorden vid nymåne eller fullmåne. Detta sammanfaller på ett iögonfallande sätt med solfläckscykeln.

Solens magnetfält bildas av komplexa rörelser av det elektriskt ledande plasmat inuti solen. Detta kan jämföras med en stor dynamo som genererar en cirka 11-årig aktivitetscykel där planeternas inflytande ingriper i dynamons funktion vilket upprepade gånger ger den en liten knuff och därmed är anledningen till den ovanligt stabila 11,07-årsrytmen på solen, förklarar Stefani.

För flera år sedan upptäckte han och hans kollegor starka bevis av en regelbunden process av detta slag i tillgänglig observationsdata. De kunde också korrelera olika solcykler med planeternas rörelser med hjälp av matematiska metoder. Till en början kunde dock sambandet inte förklaras helt fysiskt. 

"Nu har vi hittat den bakomliggande fysikaliska mekanismen. Vi vet hur mycket energi som krävs för att synkronisera dynamon och vi vet att denna energi kan överföras till solen av så kallade Rossbyvågor. Det fina är att vi nu inte bara kan förklara solfläckscykeln och längre solcykler utan också de kortare Rieger-cyklerna som vi inte ens hade tänkt på tidigare", beskriver Stefani. 

Rossbyvågor är på solen virvelformade strömmar som liknar de storskaliga vågrörelserna i jordens atmosfär som styr hög- och lågtryckssystem. Forskarna räknade ut att tidvattenkrafterna under vårfloden på två av de tre planeterna Venus, Jorden och Jupiter hade exakt rätt egenskaper för att aktivera Rossbyvågorna – en insikt med många konsekvenser: först och främst uppnår dessa Rossbyvågor då tillräckligt höga hastigheter för att ge soldynamon den nödvändiga drivkraften; För det andra inträffar detta var 118:e, 193:e och 299:e dag i enlighet med Riegercyklerna som har observerats på solen. Och för det tredje kan alla ytterligare solcykler beräknas på denna grund.

Alla cykler förklaras av en enda modell