גם אם השמש נראית לנו תמיד אותו דבר, כבר במאה ה-18 זיהו בה כתמים שגודלם משתנה. הניסיון להבין מה גורם לשינוי הוביל למסע מרתק אל מחזורי הפעילות של השמש והשפעת כוכבי הלכת עליה
בתקופות של אי-ודאות נהוג לומר שלא משנה מה, "השמש תזרח שוב מחר". אז נכון, לפעמים היא מסתתרת מאחורי העננים, אך היא שם בכל יום. רק האם היא זהה בכל הימים? השאלה הזו העסיקה מדענים לא מעט שנים.
לפני שנצלול לתוך השינויים קצרי המועד בפעילותה של השמש, נזכיר כי השמש היא בת כ-4.6 מיליארדי שנים, וצפויה לשרוד עוד כ-5 מיליארדי שנים. בטווח הזמן האנושי, הקצר בהרבה מחיי השמש, אפשר לצפות כי פעילותה תישאר כפי שהיא. עם זאת, כבר במאה ה-18 זיהה האסטרונום הדני כריסטיאן הורבו (Horrebow) שינויים מחזוריים בפעילות השמש. הורבו התבונן בכתמים שעליה במשך 15 שנים וזיהה כי מספרם וגודלם משתנה במחזוריות. הכתמים, שגודלם דומה לזה של כדור הארץ, הם אזורים שהפעילות המגנטית בהם גבוהה במיוחד והטמפרטורה נמוכה מאזורים אחרים בשמש – ולכן הם נראים ככתמים כהים.
במאה ה-19, האסטרונום החובב היינריך שוואבה (Schwabe) גילה כי זמן המחזור האופייני של פעילות השמש, בהתבסס על כתמיה, אורך כעשר שנים, והמחזור קיבל את שמו – מחזור שוואבה. כיום אנו יודעים שהמחזור נמשך כ-11.07 שנה.
הכתם הגדול בצידה השמאלי-תחתון של התמונה גודלו כ-11 כדורי ארץ. כתמי שמש בצילום מ-2012 | NASA Goddard Space Flight Center, from Greenbelt, MD, USA
בחזרה לעתיד
כדי להסביר את הגורם למחזור שוואבה אנחנו צריכים להתקדם למאה העשרים. הפיזיקאי האמריקאי ג'ורג הייל (Hale) הראה שכתמי השמש ממוגנטים, ושמשך הזמן עד להיפוך של הקוטב המגנטי של השמש הוא 11 שנה – כלומר כמו מחזור שוואבה.
אז בואו נשווה בקצרה בין המחזוריות המגנטית של השמש למחזורים שאנו מכירים על פני כדור הארץ. כדור הארץ מסתובב סביב עצמו במשך יממה, כך שכל קווי האורך שלו פונים לעבר השמש פעם אחת; לעומת זאת, משך הזמן שבו כדור הארץ מסתובב סביב השמש הוא שנה. כלומר, בעוד שבכדור הארץ המחזורים נקבעים על ידי השמש, מחזור הפעילות של השמש נובע מגורמים פנימיים בלבד. אך האם זה כל הסיפור?
הפיזיקאי ג'ורג הייל הראה שהמחזור המגנטי של השמש, שבמהלכו הקוטב המגנטי של השמש מתהפך מצפון לדרום או להפך, נמשך 11 שנה. חיזוי שנערך ב-2013 למחזורי השמש החל מ-1985 | David Hathaway, NASA, Marshall Space Flight Center
גאות, שפל ומה שביניהם
כבר במאה ה-19 ביקשו חוקרים לבחון אם תיתכן השפעה של כוכבי לכת במערכת השמש על מחזור שוואבה. כדי להבין איך כוכבי הלכת, שהמסה שלהם קטנה בהרבה ממסת השמש, יכולים להשפיע עליה נחזור לאזור מוכר יותר בשכונה שלנו: כדור הארץ והירח. משקלו של הירח הוא כ-1.2 אחוזים ממשקלו של כדור הארץ, ועקב קרבתם היחסית הוא מסתובב סביבו במסלול כבידתי. אולם גם לכוח הכבידה שהירח משרה על כדור הארץ יש חשיבות. למשל הוא משפיע על הגאות והשפל באוקיינוסים. אם כך, האם ייתכן שכוכבי הלכת משפיעים באופן דומה על פעילות השמש? אכן מחקרים הראו כי כוחות הגאות שמשרים כדור הארץ, צדק ונוגה על השמש פועלים במחזוריות של 11 שנה, בדומה למחזור שוואבה.
אז מה שולט במחזור שוואבה – ההיפוך המגנטי של השמש או השפעות פלנטריות של כוכבי הלכת? מחקר חדש מציע פשרה. על פיו מדובר בהשפעה משולבת: בשעה שההיפוך המגנטי של השמש פועל במחזור טבעי של כ-11 שנה, כוחות הגאות שמשרים כדור הארץ, צדק ונוגה במחזוריות של 11.07 שנה תורמים לייצוב זמן המחזור.
כדי לבסס את טענתם הראו החוקרים כי כוכבי הלכת משפיעים גם על מחזורים נוספים בפעילות השמש, החל ממחזור מסוג ריגר שאורכו נע בין 100 ל-300 ימים, ועד מחזור בריי-הלשטט שאורכו יותר מאלפיים שנה. אם כן, כדי לחשב במדויק את מחזור הפעילות של השמש יש לקחת בחשבון הן תהליכים פנימיים והן את ההשפעות החיצוניות של כוכבי הלכת הסובבים אותה, כך שבסך הכול אפשר לראות כי לאחרונים יש השפעה גדולה יותר על השמש מכפי שחשבו קודם לכן.