14. Magnetické přepojení
Když nám učitelka fyziky ukazovala známý experiment s tyčovým magnetem a železnými pilinami, které se seřadily podél siločar, začal jsem přemýšlet nad tím, kam povede siločára, která vystupuje přesně z osy magnetu. Po mnoho let jsem si nedokázal na tuhle otázku odpovědět. Dnes už řešení té záhady znám. Celý kužel siločar vycházející z pólu magnetu se do něho nikdy nevrátí. Tyto siločáry se totiž napojují na siločáry magnetického pole Země. Právě proto se střelka kompasu hbitě otáčí do severojižního směru. Ve vesmíru je to zcela běžné. Každé těleso, které je zdrojem magnetického pole, má část siločar, které se do něho vracejí, a část, která se napojuje na siločáry z ostatních zdrojů. Vzniká tak nádherný propletenec magnetických tobogánů, podél nichž se od místa k místu po šroubovicích pohybují nabité částice vesmírného plazmatu. U pohybujících se objektů se dokonce siločáry mohou rozpojovat a znovu spojovat do nových konfigurací. Přepojení magnetických siločar neboli rekonexe je v plazmatu velmi častým jevem.
Magnetické siločáry mohou samovolně změnit svou dosavadní konfiguraci do jiné, energeticky výhodnější podoby. Při tom dojde k uvolnění energie, která zahřeje okolní plazma. Někdy natolik, že plazma zazáří i v rentgenovém spektru. V každém případě znamená změna konfigurace magnetických siločar zásadní změnu v chování plazmatu v daném místě.
Představme si, že v plazmatu se k sobě přiblíží dvě oblasti magnetického pole s opačně orientovanými siločarami. Mezi nimi je plocha nulového pole, v jejíž blízkosti se siločáry s opačně orientovanými konci mohou mezi sebou propojit. V místě, kde se k sobě dvě přiblíží, připomíná jejich tvar písmeno X. Po přepojení vzniknou i uzavřené siločáry ve tvaru oválu, které spolu s plazmatem vytvoří pohybující se magnetický ostrov neboli plazmoid. Energie magnetického pole se přeměnila na tepelnou energii, záření a pohybovou energii magnetického ostrovu.
Myšlenka přepojení siločar pochází už z roku 1946, kdy australský astronom Ronald Giovanelli navrhnul, že tento jev může být zdrojem ohřevu plazmatu a urychlení částic. Anglický fyzik a astronom James Dungey v roce 1953 objevil, že změna konfigurace magnetických siločar je možná jedině v plazmatu s nenulovým odporem. V roce 1961 navrhnul, že na hranici magnetosféry Země dochází k přepojení slunečních siločar se zemskými. Částice slunečního větru mohou po přepojených siločarách pronikat až do horních vrstev atmosféry, kde excitují atomy a molekuly, a ty pak vytvářejí polární záře.
Zastavme se nyní u našeho Slunce. Je to obří plazmatická koule o poloměru 700 000 kilometrů, která je zdrojem magnetického pole pro celou sluneční soustavu. Každých 11 roků dochází k přepólování a severní a jižní pól si vymění svá místa. Právě při tomto jevu dochází hluboko pod povrchem Slunce k intenzivnímu přepojování magnetických siločar.
K nejznámějším jevům souvisícím s magnetickým přepojením patří erupce doprovázené výrony koronální hmoty. V blízkosti povrchu Slunce se nacházejí silná lokální pole. Nezřídka se stane, že se v protáhlých smyčkách magnetického pole dostanou proti sobě dvě oblasti opačně orientovaných polí. V takové oblasti dojde k přepojení a přeměně uvolněné energie na teplo. Vznikne horký oblak látky, který zazáří v rentgenovém oboru. Říká se tomu rentgenové vzplanutí. Od Slunce se přitom může oddělit chuchvalec plazmatu s magnetickým polem, který se vydá na cestu sluneční soustavou.
Střetne-li se s některou planetou, obtéká její magnetosféru a částečně do ní proniká. Způsobuje polární záře, magnetické bouře a další doprovodné jevy. V roce 2000 dokonce jeden z plazmoidů vyvržených ze Slunce proletěl magnetosférami Země, Jupiteru a Saturnu a na všech třech tělesech postupně vytvořil nádherné polární záře. Sledování výronů koronální hmoty je velmi důležité. Pokud letí vyvrhnutá látka směrem k Zemi, může vyvolat nejen magnetické bouře, ale i vyřadit z provozu telekomunikační systémy nebo poškodit rozvodné sítě elektrického proudu. Proto se tyto jevy pečlivě monitorují ze specializovaných sond.
K velkému překvapení došlo v roce 2011 při vyhodnocování dat ze dvou sond Voyager, které letí sluneční soustavou už od roku 1977. Podle všeho se zdá, že Voyagery právě prolétají hranicí magnetického vlivu našeho Slunce, tzv. heliopauzou. Za ní je už jen mezihvězdné prostředí. Největším překvapením bylo měření intenzity magnetického pole. Ukázalo se, že magnetické siločáry vytváří jakousi pěnu z podivných magnetických bublin. Voyager 1 vstoupil do oblasti pěny v roce 2007 a Voyager 2 o rok později. Jednu bublinu sondy proletí zhruba za týden. Průměr bublin je přibližně rovný vzdálenosti Země od Slunce.
Nejpravděpodobnějším vysvětlením původu bublin se v tuto chvíli zdá magnetické přepojování v blízkosti plochy nulového pole Slunce. Tato plocha se táhne rovníkovou oblastí a říkáme jí Parkerova plocha. Nad ní má pole opačnou orientaci než pod ní. Plocha je zvlněna do charakteristických spirál. Planety proto někdy procházejí nad plochou a jindy pod ní, orientace meziplanetárního slunečního pole se při pohybu planety mění.
V blízkosti heliopauzy jsou pravděpodobně jednotlivé záhyby plochy stlačeny k sobě tak, že se překrývají. V těchto místech dochází k častému přepojování siločar magnetického pole a k vytváření magnetických bublin. Magnetická pěna velmi intenzivně brzdí kosmické záření a je asi nejvýraznějším ochranným prvkem před ním. Pokud je to pravda, tak za existenci života na naší Zemi vděčíme ochranné bariéře, kterou vytváří magnetická pěna na hranici sluneční soustavy.