Słońce, podobnie jak Ziemia i inne ciała niebieskie, obraca się wokół własnej osi. Ale w przeciwieństwie do mniej więcej 24-godzinnego dnia na naszej planecie, rotacja Słońca jest daleka od jednolitej. Czas trwania jednego pełnego obrotu zależy od gdzie na Słońcu go mierzysz, a nawet jak to mierzysz. Wczesne obserwacje Galileusza z XVII wieku po raz pierwszy wykazały, że Słońce się obraca, ale stulecia dalszych badań wykazały, że rzeczywistość jest znacznie bardziej złożona niż zwykła liczba.
Pierwsze odkrycia: plamy słoneczne i rotacja
Obserwacje Galileusza dotyczące plam słonecznych – ciemnych obszarów na powierzchni Słońca – poruszających się po dysku słonecznym, doprowadziły go do wniosku, że Słońce obraca się mniej więcej raz na 28 dni. Później, w połowie XIX wieku, astronom Richard Carrington doprecyzował to oszacowanie do około 27,3 dnia, badając ruch plam słonecznych w pobliżu 30 stopni szerokości geograficznej.
Jednak te wczesne pomiary były skomplikowane ze względu na ruch samej Ziemi. Ponieważ obserwujemy Słońce z poruszającej się platformy, prędkość obrotu wydaje się być nieco mniejsza niż w rzeczywistości. Efekt ten, znany jako okres rotacji synodycznej, dodaje prawie dwa dni do obserwowanego okresu. Rzeczywista prędkość rotacji – w stosunku do odległych gwiazd – jest większa.
Rotacja różnicowa: Słońce nie obraca się jako ciało stałe
Kluczem jest to, że Słońce nie jest stałe. To ogromna kula gazu, a różne jej części wirują z różnymi prędkościami. Zjawisko to, zwane rotacją różnicową, wyjaśnia, dlaczego nie ma jednej odpowiedzi na pytanie, ile czasu zajmuje Słońcu jeden obrót. Słońce obraca się najszybciej na równiku, wykonując jeden obrót w zaledwie 24,5 dnia. Na biegunach zajmuje to ponad 34 dni.
Ta różnica jest widoczna nie tylko na powierzchni. Prędkość obrotu Słońca również zmienia się wraz z głębokością. Warstwy zewnętrzne, w tym strefa konwekcyjna, obracają się z różną prędkością w zależności od szerokości geograficznej. Jednak głębiej w strefie promieniowania Słońce obraca się bardziej równomiernie, wykonując jeden obrót co około 26,6 dnia, niezależnie od szerokości geograficznej.
Nowoczesne metody: poza światłem widzialnym
Dziś naukowcy korzystają z zaawansowanych technik, które wykraczają poza obserwację plam słonecznych. Heliosejsmologia bada fale dźwiękowe przemieszczające się wewnątrz Słońca, aby odwzorować jego wewnętrzną rotację, a Efekt Dopplera mierzy zmiany w częstotliwości światła słonecznego spowodowane rotacją Słońca. Metody te potwierdzają rotację różnicową i dają pełniejszy obraz, niż było to możliwe przed wiekami.
Rotacja jądra Słońca pozostaje tajemnicą. Obecne metody nie zapewniają dokładnych pomiarów, pozostawiając ten obszar do przyszłych badań.
Ostatecznie rotacja Słońca jest zjawiskiem złożonym. Standardowy „okres rotacji Carringtona” wynoszący 27,3 dnia jest nadal szeroko stosowany do śledzenia aktywności Słońca, ale naukowcy obecnie uznają, że prawdziwy okres rotacji różni się znacznie na powierzchni Słońca, a nawet w jego warstwach.
