A atividade magnética do sol segue um ciclo de 11 anos. Ao longo de um ciclo solar, a atividade magnética do sol vem e vai. Durante o máximo solar, grandes manchas solares e regiões ativas aparecem na superfície do sol. Loops espetaculares de plasma quente estendem-se por toda a atmosfera do Sol e erupções de partículas e radiação disparam para o espaço interplanetário. Durante o mínimo solar, o sol se acalma consideravelmente. Uma notável regularidade aparece no chamado diagrama de borboleta, que descreve a posição das manchas solares em um gráfico de latitude e tempo. No início de um ciclo solar, manchas solares surgem em latitudes médias. Conforme o ciclo avança, eles emergem cada vez mais perto do equador. Para explicar este "diagrama de borboleta, "os físicos solares suspeitam que o campo magnético profundo é levado em direção ao equador por um fluxo em grande escala.

"Ao longo de um ciclo solar, o fluxo meridional atua como uma correia transportadora que arrasta o campo magnético e define o período do ciclo solar, "diz o Prof. Dr. Laurent Gizon, Diretor do MPS e primeiro autor do novo estudo. "Ver a geometria e a amplitude dos movimentos no interior solar é essencial para compreender o campo magnético do sol, "acrescenta. Para tanto, Gizon e sua equipe usaram heliosismologia para mapear o fluxo de plasma abaixo da superfície do sol.

A heliosismologia está para a física solar o que a sismologia está para a geofísica. Heliosismologistas usam ondas sonoras para sondar o interior do sol, da mesma forma que os geofísicos usam terremotos para sondar o interior da Terra. As ondas sonoras solares têm períodos próximos a cinco minutos e são continuamente excitadas pela convecção próxima à superfície. Os movimentos associados às ondas sonoras solares podem ser medidos na superfície do Sol por telescópios em espaçonaves ou no solo. Neste estudo, Gizon e sua equipe usaram observações de ondas sonoras na superfície que se propagam na direção norte-sul através do interior solar. Essas ondas são perturbadas pelo fluxo meridional:elas viajam mais rápido ao longo do fluxo do que contra o fluxo. Essas perturbações de tempo de viagem muito pequenas (menos de 1 segundo) foram medidas com muito cuidado e foram interpretadas para inferir o fluxo meridional usando modelagem matemática e computadores.

Porque é pequeno, o fluxo meridional é extremamente difícil de ver no interior solar. "O fluxo meridional é muito mais lento do que outros componentes do movimento, como a rotação diferencial do sol, "Gizon explica. O fluxo meridional em toda a zona de convecção não é mais do que seu valor máximo de superfície de 50 quilômetros por hora.

“Para reduzir o nível de ruído nas medições heliossísmicas, é necessário fazer a média das medições em períodos muito longos de tempo, "diz o Dr. Zhi-Chao Liang da MPS.

A equipe de cientistas analisou, pela primeira vez, duas séries de dados temporais independentes muito longas. Um foi fornecido pelo SOHO, o mais antigo observatório solar no espaço que é operado pela ESA e NASA. Os dados coletados pelo Michelson Doppler Imager (MDI) da SOHO cobrem o período de 1996 a 2011. Um segundo conjunto de dados independente foi fornecido pelo Global Oscillation Network Group (GONG), que combina seis telescópios solares terrestres nos EUA, Austrália, Índia, Espanha, e o Chile para oferecer observações quase contínuas do sol desde 1995. "A comunidade internacional de física solar deve ser elogiada por fornecer vários conjuntos de dados cobrindo os dois últimos ciclos solares, "diz o Dr. John Leibacher, um ex-diretor do projeto GONG. "Isso torna possível fazer a média em longos períodos de tempo e comparar as respostas, o que é absolutamente essencial para validar inferências. "

Gizon e sua equipe descobrem que o fluxo é em direção ao equador, na base da zona de convecção, com uma velocidade de apenas 15 quilômetros por hora (velocidade de corrida). O fluxo na superfície solar é em direção aos pólos e atinge até 50 quilômetros por hora. O quadro geral é que o plasma gira em um ciclo gigantesco em cada hemisfério. Notavelmente, o tempo que leva para o plasma completar o loop é de aproximadamente 22 anos - e isso fornece a explicação física para o ciclo de onze anos do Sol. Além disso, manchas solares emergem mais perto do equador à medida que o ciclo solar progride, como é visto no diagrama da borboleta. "Contudo, nosso estudo apóia a ideia básica de que a deriva em direção ao equador dos locais onde as manchas solares emergem é devido aos fluxos meridionais subjacentes, "diz o Dr. Robert Cameron da MPS.

"Resta ser entendido por que o fluxo meridional solar se parece com isso, e que papel o fluxo meridional desempenha no controle da atividade magnética em outras estrelas, "acrescenta Laurent Gizon.