Če kuhate na plinskem štedilniku, se hrana segreje hitreje, ko je bližje plamenu. Toda na videz kljubovanje termodinamiki to ne deluje, ko govorite o soncu. Medtem ko je sončna površina približno 10.000 stopinj Fahrenheita, lahko ozračje v svojih zunanjih dosegih imenuje korona, ki znaša 9 milijonov stopinj, in znanstveniki so se spraševali: "Kaj je s tem?" desetletja.
Sorodne vsebine
- Zakaj je bilo Sonce tako dolgo mirno
- Slika tedna - železo v sončni koroni
Zdaj ekipa v politehniki École v Franciji meni, da imajo vsaj del odgovora. S pomočjo novih računalniških modelov trdijo, da je končni vir goreče toplote korone "mangrovski gozd" magnetizma, ki leži tik pod površino, ki jo vidimo, imenovano fotosfera.
"Vsi vemo, da energija prihaja od spodaj, in vemo, da je veliko energije, " pravi vodja študije Tahar Amari. Vprašanje je bilo, kaj ustvarja to energijo in kako potuje od površine do korone. Tukaj stopi novi model, ki je bil ta teden opisan v Natureu .
Sonce je večinoma iz plazme, vroči plin iz atomov, ki so jim odvzeli elektrone, kar ustvarja naboj. Ko se ta vrsta plina vrti, deluje kot električni generator ali dinamo. V novem modelu sončna plazma ustvarja te dinamo, ko se valja in ropota. Dinamiki namreč ustvarjajo magnetna polja, ki lahko shranjujejo energijo. Vse to se dogaja na zgornjih 900 miljah sonca - majhen del polmera 432.000 milj. Dinamiki ne trajajo dolgo, v povprečju približno osem minut, vendar je dovolj, da lahko včasih nahranijo večje strukture.
Ko nastala magnetna polja med seboj zasukajo, se obrnejo in križajo, lahko sprostijo svojo energijo v pojavu, ki se imenuje ponovno povezovanje. Dve ali več polj postavite blizu drugega in drogovi teh polj poskušajo ustvariti nove črte magnetnega polja s svojimi najbližjimi sosedi, pri čemer preuredite oblike polj. Odvečna energija se nato izloči kot toplota, elektromagnetni valovi ali kinetična energija, ki se nato pretaka v kromosfero, plast, ki se razprostira približno 1200 milj od fotosfere do območja, ki se prehaja v korono.
Po modelu energijski odlagalec gori izbruhe plazme v kromosfero, zaradi česar so valovi podobni zvočnim valom, ki se premikajo po zraku. Temu pravimo Alfvénovi valovi, po fiziku Hannesu Alfvénu, ki je prvi predlagal njihov obstoj v 40. letih 20. stoletja. Energija Alfvénovih valov se razprši v koroni, ki se nato segreje, da doseže milijone stopinj, ki jih opazimo.
Model kompleksnega magnetnega polja, ki izhaja iz sončne površine, poudarja podobnost korenin in vej dreves mangrove. (Tahar Amari / Center de physique théorique.CNRS-Ecole Polytechnique.FRANCE) Amari celoten sistem primerja z mangrovim gozdom. Na dnu so korenine, ki se združijo in tvorijo debla dreves. Na vrhu dreves je mesto, kjer se energija odlaga. Opozoril je, da za pridobitev vrste koronalnega ogrevanja, ki ga vidimo, potrebujemo približno 4500 vatov na kvadratni meter od površine, in to je tisto, kar proizvaja njegov model.
Amari pravi, da je delo samo računalniška simulacija in še ni neposrednega načina opazovanja dogajanja. Vendar obstoječa posredna opazovanja sonca naredijo njegov model verodostojen. Na primer, zdi se, da se koronalna temperatura ne razlikuje veliko od 11-letnega cikla sončne pege. "Sončne pege so občutljive na cikel - tega magnetnega polja ni, " pravi Amari. Sončne pege so magnetne motnje, ukoreninjene globlje na soncu, tako da, če oba pojava ne bosta povezana, bi to podprlo Amarijev model razmeroma plitvega gonilnika za kronično ogrevanje.
Drug dejavnik je odkritje sončnih tornadov, ki kažejo, da lahko nekateri pojavi prenašajo energijo s površine na kromosfero in korono, s tem pa krepijo model. Poleg tega opažanja sončne površine kažejo, da so spektralne črte nekaterih elementov razdeljene na dve ali več komponent, kar se zgodi, če obstaja močno lokalno magnetno polje, kakršno opisuje model.
Lani je Jeff Brosius, sončni fizik v NASA-inem centru za vesoljske polete Goddard v Greenbeltu v Marylandu, predlagal, da so za kronično ogrevanje odgovorni drobni mehurčki, imenovani nanoflare. Nanoflare povzročajo ogromna magnetna polja, ki krožijo skozi korono. Linije magnetnega polja se včasih križajo in ustvarjajo trenutne plošče, ki sproščajo energijo kot toploto.
Medtem ko se obe različici med seboj razlikujeta, nista nujno nasprotujoči si. "Mehanizem nanoflaresov je odprto vprašanje, " pravi Jim Klimchuk, raziskovalni astrofizik iz Goddarda, ki ni bil vključen v nobeno študijo. "Lahko bi vključeval ponovno povezavo magnetnih polj v koroni (enak postopek, ki ustvarja Amarijeve mini izbruhe pod sončno površino in zaradi katerih deponirajo večino svoje energije v kromosferi) ali pa bi lahko vključeval razkroj valov, ki so spustil v korono od spodaj. Prepričan sem, da se obe stvari dogajata. Vprašanje je le razmerja. "
Po Klimčukovih besedah je nov model pomemben korak pri razumevanju te nadležne sončne skrivnosti. "Kolikor vem, [dinamov, ki proizvajajo izbruhe v kromosferi], nismo opazili v drugih simulacijah, zato bo pomembno, da podrobno določimo to vedenje in preverimo, ali je pravilno, " pravi. "Problem s kromosferskim in koronalnim ogrevanjem ni rešen, vendar lahko ti rezultati dajejo pomembne namige glede poti naprej."
OBVESTILO UREDNIKA: Ta članek je bil posodobljen, da bi razjasnil, da so bili že prej opaženi dinamo v solarnih modelih.
