Ако готвите на газова печка, храната се загрява по-бързо, когато е по-близо до пламъка. Но привидно предизвикателство към термодинамиката, това не работи, когато говориш за слънцето. Докато слънчевата повърхност е около 10 000 градуса по Фаренхайт, атмосферата може да удари огромни 9 милиона градуса в нейните външни достижения, наречени корона, и учените питат: "Какво става с това?" за десетилетия.
Свързано съдържание
- Защо Слънцето беше толкова тихо толкова дълго
- Снимка на седмицата - желязо в слънчевата Корона
Сега екип от Политехниката на École във Франция смята, че имат поне част от отговора. Използвайки нови компютърни модели, те позиционират, че крайният източник на горещата корона е "мангрова гора" на магнетизъм, която се намира точно под повърхността, която виждаме, наречена фотосфера.
„Всички знаят, че енергията идва отдолу и знаем, че това е много енергия“, казва ръководителят на изследването Тахар Амари. Въпросът е какво създава тази енергия и как тя пътува от повърхността до короната. Именно там стъпва новият модел, описан тази седмица в Nature .
Слънцето е направено предимно от плазма, горещ газ, направен от атоми, които са им отнели електроните, създавайки заряд. Когато този вид газ се върти, той действа като електрически генератор или динамо. В новия модел слънчевата плазма създава тези динамоси, докато се търкаля и гърми. Динамовете от своя страна генерират магнитни полета, които могат да съхраняват енергия. Всичко това се случва в горните 900 мили от слънцето - малка част от радиуса му от 432 000 мили. Динамовете не траят дълго, средно около осем минути, но е достатъчно, че понякога могат да изхранват по-големи структури.
Когато получените магнитни полета се изкривят, обърнат и кръстосат едно друго, те могат да освободят енергията си в явление, наречено повторно свързване. Поставете две или повече полета едно до друго и полюсите на тези полета се опитват да създадат нови линии на магнитно поле с най-близките си съседи, като пренареждат формите на полетата в процеса. След това излишната енергия се изгонва като топлина, електромагнитни вълни или кинетична енергия и това от своя страна се изпомпва в хромосферата, като слоят се простира на около 1200 мили от фотосферата до регион, който преминава в короната.
Според модела енергийното изхвърляне горива изригвания на плазма в хромосферата, които правят вълни, подобни на звукови вълни, движещи се във въздуха. Те се наричат вълни Алфен, след физика Ханес Алфвен, който пръв предложи съществуването им през 40-те години. Енергията на вълните от Алфен се разсейва в короната, която след това се нагрява достатъчно, за да достигне милионите градуси, които наблюдаваме.
Модел на сложното магнитно поле, извиращо от повърхността на слънцето, подчертава приликата с корените и клоните на мангровите дървета. (Tahar Amari / Center de physique théorique.CNRS-Ecole Polytechnique.FRANCE) Амари оприличава цялата система с мангрова гора. В долната част са корените, които се събират и образуват стволовете на дърветата. Върхът на дърветата е мястото, където енергията се отлага. Той отбеляза, че за да получите вида коронално отопление, което виждаме, са ви необходими около 4500 вата на квадратен метър от повърхността и точно това произвежда неговият модел.
Засега работата е само компютърна симулация и все още няма директен начин да се наблюдава какво се случва, казва Амари. Съществуващите косвени наблюдения на слънцето обаче правят неговия модел правдоподобен. Например, короновата температура изглежда не варира много с 11-годишния цикъл на слънчевите петна. "Слънчевите петна са чувствителни към цикъла - това магнитно поле не е", казва Амари. Слънчевите петна са магнитни смущения, вкоренени по-дълбоко на слънцето, така че ако двете явления не са свързани, това би подкрепило модела на Амари на сравнително плитък драйвер за коронално отопление.
Друг фактор е откриването на слънчеви торнадо, които показват, че някои явления могат да транспортират енергия от повърхността до хромосферата и корона, засилвайки модела. Освен това наблюденията на слънчевата повърхност показват, че спектралните линии на някои елементи са разделени на два или повече компонента, което се случва, ако има силно локално магнитно поле, като това, което модела описва.
Миналата година Джеф Брозиус, слънчев физик в центъра за космически полети на НАСА Годдард в Грийнбълт, Мериленд, предложи мъничките факели, наречени нанофлари, да са отговорни за короналното нагряване. Нанофларите се причиняват от огромни магнитни полета, които преминават през корона. Линиите на магнитното поле понякога се пресичат, създавайки текущи листове, които отделят енергия като топлина.
Въпреки че двете версии се различават по своята специфика, те не са непременно противоречиви. "Механизмът на нанофларите е открит въпрос", казва Джим Климчук, изследователски астрофизик в Годард, който не е участвал в нито едно проучване. "Това може да включва повторно свързване на магнитни полета в короната (същият процес, който създава мини изригванията на Амари под слънчевата повърхност и това ги кара да депозират по-голямата част от енергията си в хромосферата) или може да включва разсейване на вълни, които са изстрелян в корона отдолу. Сигурен съм, че и двете неща се случват. Това е просто въпрос на пропорция. "
Според Климчук новият модел е важна стъпка в разбирането на тази досадна слънчева мистерия. "Доколкото знам, [динамовете, произвеждащи изригвания в хромосферата], не са били наблюдавани в други симулации, така че ще бъде важно да се изработят подробности за това поведение и да се провери дали е правилно", казва той. "Проблемът с хромосферното и короналното нагряване не е решен, но тези резултати могат да дадат важни улики по пътя напред."
ЗАБЕЛЕЖКА НА РЕДАКТОРА: Тази статия е актуализирана, за да се изясни, че динамовете са били виждани и преди в соларни модели.
