Ak varíte na plynovom sporáku, jedlo sa zahrieva rýchlejšie, keď je bližšie k plameňu. Ale v zdanlivom odpore voči termodynamike to nefunguje, keď hovoríte o slnku. Kým slnečný povrch je okolo 10 000 stupňov Fahrenheita, atmosféra môže zasiahnuť neuveriteľných 9 miliónov stupňov vo svojich vonkajších dosahoch, ktoré sa nazývajú koróny, a vedci sa pýtali: „Čo s tým?“ už celé desaťročia.
Súvisiaci obsah
- Prečo bolo Slnko tak dlho ticho
- Obrázok týždňa - železo v slnečnej koróne
Teraz si tím na École Polytechnique vo Francúzsku myslí, že má aspoň časť odpovede. Na základe nových počítačových modelov sa domnievajú, že konečným zdrojom korónovej horúčavy je „mangrovový les“ magnetizmu, ktorý leží tesne pod povrchom, ktorý vidíme, nazývaný fotosféra.
„Každý vie, že energia prichádza zdola a vieme, že je to veľa energie, “ hovorí vedúci štúdie Tahar Amari. Otázkou bolo, čo vytvára túto energiu a ako putuje z povrchu do koróny. Tam vstúpi nový model, ktorý bol tento týždeň opísaný v časti Príroda .
Slnko je väčšinou vyrobené z plazmy, horúci plyn je tvorený atómami, z ktorých boli odstránené elektróny, čo vytvára náboj. Keď sa tento druh plynu točí, správa sa ako elektrický generátor alebo dynamo. V novom modeli vytvára slnečná plazma tieto dynamá, keď sa krúti a kŕmia. Dynamá zase generujú magnetické polia, ktoré môžu ukladať energiu. To všetko sa deje na horných 900 míľach Slnka - malý zlomok polomeru 432 000 míľ. Dynamá netrvajú dlho, v priemere asi osem minút, ale stačí, keď niekedy dokážu priviesť väčšie štruktúry.
Keď sa výsledné magnetické polia skrútia, otočia a prekrížia, môžu uvoľniť svoju energiu vo fenoméne nazývanom opätovné spojenie. Dajte dve alebo viac polí blízko seba a póly týchto polí sa snažia vytvoriť si nové magnetické siločiary so svojimi najbližšími susedmi, čím sa preusporiadajú tvary polí v procese. Nadbytočná energia sa potom vylúči ako teplo, elektromagnetické vlny alebo kinetická energia a tá sa následne načerpá do chromosféry, pričom vrstva sa rozprestiera asi 1 200 míľ od fotosféry do oblasti, ktorá prechádza do koróny.
Podľa modelu ukladá energetická skládka erupcie plazmy do chromosféry, ktorá spôsobuje vlny podobné zvukovým vlnám pohybujúcim sa vzduchom. Nazývajú sa vlnami Alfvén, po fyzike Hannesovi Alfvénovi, ktorý prvýkrát navrhol ich existenciu v 40. rokoch 20. storočia. Energia vĺn Alfvénových sa rozptyľuje v koróne, ktorá sa potom zahreje dosť nato, aby dosiahla milióny stupňov, ktoré pozorujeme.
Model komplexného magnetického poľa vychádzajúceho z povrchu slnka zdôrazňuje podobnosť s koreňmi a vetvami mangrovníkov. (Tahar Amari / Centre de physique théorique.CNRS-Ecole Polytechnique.FRANCE) Amari prirovnáva celý systém k mangrovovému lesu. Na dne sú korene, ktoré sa spájajú a vytvárajú kmene stromov. V hornej časti stromov sa ukladá energia. Poznamenal, že na získanie druhu koronálneho ohrevu, ktorý vidíme, potrebujete z povrchu asi 4 500 Wattov na meter štvorcový, a to je to, čo jeho model vytvára.
Doteraz je práca iba počítačovou simuláciou a zatiaľ neexistuje priamy spôsob, ako sledovať, čo sa deje, hovorí Amari. Vďaka existujúcim nepriamym pozorovaniam slnka je jeho model vierohodný. Napríklad sa zdá, že koronálna teplota sa pri 11-ročnom cykle slnečných škvŕn príliš nemení. „Slnečné škvrny sú citlivé na cyklus - toto magnetické pole nie je, “ hovorí Amari. Slnečné škvrny sú magnetické poruchy zakorenené hlbšie na slnku, takže ak tieto dva javy nie sú vzájomne prepojené, podporilo by to Amariho model relatívne plytkého ovládača koronálneho zahrievania.
Ďalším faktorom je objav solárnych tornád, ktoré ukazujú, že niektoré javy môžu prenášať energiu z povrchu do chromosféry a koróny, čím posilňujú model. Okrem toho pozorovania slnečného povrchu ukazujú, že spektrálne čiary niektorých prvkov sú rozdelené do dvoch alebo viacerých komponentov, čo sa stane, ak existuje silné lokálne magnetické pole, ako je to v modeli, ktoré popisuje.
Minulý rok Jeff Brosius, solárny fyzik v NASA Goddard Space Flight Center v Greenbelte v Marylande, navrhol, aby za koronálne zahrievanie boli zodpovedné malé svetlice zvané nanoflare. Nanovlákna sú spôsobené obrovskými magnetickými poľami, ktoré prechádzajú cez korónu. Čiary magnetického poľa sa niekedy krížia a vytvárajú aktuálne listy, ktoré uvoľňujú energiu ako teplo.
Aj keď sa tieto dve verzie líšia svojimi špecifikami, nemusia byť nevyhnutne protichodné. „Mechanizmus nanovlákien je otvorenou otázkou, “ hovorí Jim Klimchuk, výskumný astrofyzik v Goddarde, ktorý sa nezúčastnil ani jednej štúdie. „Mohlo by to zahŕňať opätovné spojenie magnetických polí v koróne (rovnaký proces, ktorý vytvára Amariho mini erupcie pod slnečným povrchom a ktorý im spôsobuje ukladanie väčšiny ich energie do chromosféry), alebo by to mohlo zahŕňať rozptyľovanie vĺn, ktoré sú vypustený do koróny zdola. Som si istý, že sa dejú obe veci. Je to len otázka proporcionality. ““
Podľa Klimchuka je nový model dôležitým krokom k pochopeniu tohto nepríjemného slnečného tajomstva. „Pokiaľ je mi známe, dynamá, ktoré spôsobujú erupcie v chromosfére, sa v iných simuláciách nevideli, takže bude dôležité zistiť podrobnosti tohto správania a overiť, či je správne, “ hovorí. „Problém s chromosférickým a koronálnym zahrievaním nie je vyriešený, ale tieto výsledky môžu poskytnúť dôležité informácie o ceste vpred.“
POZNÁMKA EDITORA: Tento článok bol aktualizovaný s cieľom objasniť, že dynamá boli predtým viditeľné v solárnych modeloch.
