Mengapa Matahari Berputar Lebih Cepat di Khatulistiwa Berbanding Kutub?

Matahari kelihatan seperti sebuah bola bercahaya yang berputar pada paksinya. Namun, tidak seperti Bumi, semua kawasan Matahari tidak berputar pada kadar yang sama. Kawasan khatulistiwanya melengkapkan satu putaran dalam kira-kira 25 hari, manakala kawasan berhampiran kutub memerlukan sekitar 35 hingga 36 hari.

Perbezaan ini dikenali sebagai putaran berbeza dan merupakan salah satu ciri penting yang mempengaruhi medan magnet serta aktiviti Matahari.

Matahari bukan sebuah bola pepejal

Bumi mempunyai permukaan pepejal yang bergerak hampir bersama-sama ketika planet kita berputar. Matahari pula tidak mempunyai permukaan pepejal seperti Bumi. Bahagian yang kelihatan sebagai permukaannya dikenali sebagai fotosfera, iaitu lapisan tempat sebahagian besar cahaya tampak Matahari dipancarkan ke angkasa. Sebahagian besar bahan Matahari berada dalam keadaan plasma, iaitu keadaan jirim yang mengandungi zarah bercas elektrik seperti ion dan elektron bebas. Plasma boleh mengalir serta bergerak dengan cara yang berbeza daripada objek pepejal. Oleh itu, kawasan berlainan pada Matahari tidak perlu melengkapkan satu putaran dalam tempoh yang sama.

Namun, sifat plasma sahaja bukan penjelasan lengkap bagi corak putaran Matahari. Pergerakan bahan di dalamnya juga dipengaruhi oleh pemindahan haba, putaran keseluruhan Matahari, daya yang bertindak terhadap aliran plasma dan medan magnet. Gabungan proses tersebut menghasilkan corak pergerakan yang kompleks.

Apakah maksud putaran berbeza?

Bayangkan dua kawasan pada Matahari, satu berhampiran khatulistiwa dan satu lagi berhampiran kutub. Kedua-duanya bergerak mengelilingi paksi putaran Matahari, tetapi kadar putaran sudutnya tidak sama. Jika kedua-dua kawasan diperhatikan sepanjang tempoh yang sama, kawasan khatulistiwa akan mengalami perubahan sudut putaran yang lebih besar. Sebagai contoh, dalam tempoh kira-kira 25 hari, plasma di khatulistiwa telah melengkapkan lebih kurang satu putaran penuh, manakala plasma berhampiran kutub masih belum melengkapkan satu putaran. Inilah yang dimaksudkan dengan putaran berbeza.

Perlu dibezakan antara kadar putaran sudut dengan kelajuan gerakan sepanjang permukaan. Kawasan berhampiran kutub mempunyai laluan mengelilingi paksi yang lebih kecil. Oleh itu, perbandingan putaran berbeza biasanya menggunakan kadar putaran sudut atau tempoh putaran, bukan semata-mata kelajuan dalam kilometer sejam. Nilai 25 dan 35 hingga 36 hari juga merupakan anggaran yang bergantung pada latitud dan kaedah pengukuran.

Bagaimanakah bintik Matahari membantu menunjukkan putaran?

Bintik Matahari ialah kawasan pada fotosfera yang kelihatan lebih gelap kerana suhunya lebih rendah daripada kawasan sekeliling, dan ia berkaitan dengan medan magnet yang kuat. Apabila Matahari berputar, bintik Matahari yang bertahan cukup lama kelihatan bergerak merentasi cakera Matahari. Dengan merekodkan kedudukan bintik pada hari yang berbeza, ahli astronomi boleh menganggarkan pergerakan kawasan permukaan yang berkaitan dengannya. Pemerhatian menunjukkan bahawa kawasan pada latitud berbeza tidak mempunyai kadar putaran yang sama.

Namun, bintik Matahari biasanya terbentuk dalam jalur latitud tertentu dan tidak sesuai digunakan untuk mengukur putaran tepat di kutub. Selain itu, kedudukan bintik yang dilihat dari Bumi turut dipengaruhi oleh pergerakan Bumi mengelilingi Matahari. Oleh itu, pengukuran kadar putaran sebenar memerlukan pembetulan geometri dan analisis yang sesuai.

Apakah yang berlaku di dalam Matahari?

Putaran berbeza bukan hanya berlaku pada fotosfera. Pemerhatian saintifik menunjukkan bahawa kadar putaran di bahagian dalam Matahari juga berubah mengikut kedalaman dan latitud. Di kawasan perolakan luar Matahari, putaran berbeza dapat dikesan pada pelbagai kedalaman, manakala lebih jauh ke dalam, sebahagian besar kawasan radiatif berputar dengan kadar yang lebih hampir seragam. Antara kedua-dua kawasan tersebut terdapat lapisan peralihan yang dikenali sebagai takoklin, dan lapisan ini penting dalam kajian tentang bagaimana medan magnet Matahari dijana dan berubah.

Walau bagaimanapun, pergerakan plasma dalaman tidak dapat diperhatikan dengan cara yang sama seperti bintik pada fotosfera. Ahli astronomi menggunakan kaedah tidak langsung untuk mengkajinya.

Mengapakah perbezaan putaran penting?

Plasma Matahari boleh membawa dan mengubah susunan medan magnet. Apabila kawasan pada latitud berbeza berputar pada kadar berlainan, pergerakan tersebut boleh meregang dan mengubah susunan medan magnet. Proses ini merupakan salah satu bahagian penting dalam mekanisme yang dikenali sebagai dinamo suria, iaitu penghasilan dan perubahan medan magnet Matahari, termasuk aktiviti yang menghasilkan bintik Matahari. Kawasan bermedan magnet kuat juga boleh dikaitkan dengan letusan suria dan lontaran jisim korona.

Namun, putaran berbeza bukan satu-satunya proses yang menentukan aktiviti tersebut. Aliran plasma, perolakan dan perubahan medan magnet turut memainkan peranan. Oleh itu, memahami putaran Matahari membantu ahli astronomi membina model yang lebih baik tentang aktiviti magnet dan cuaca angkasa.

Bagaimanakah kita mengukur pergerakan yang tidak dapat dilihat secara langsung?