Dacă gătiți pe o sobă cu gaz, mâncarea se încălzește mai repede atunci când este mai aproape de flacără. Dar în aparenta sfidare a termodinamicii, asta nu funcționează atunci când vorbești despre soare. În timp ce suprafața solară este de aproximativ 10.000 de grade Fahrenheit, atmosfera poate atinge 9 milioane de grade în portiunile sale exterioare, numită corona, iar oamenii de știință au întrebat: "Ce se întâmplă cu asta?" de zeci de ani.
Continut Asemanator
- De ce Soarele a fost atât de liniștit atât de mult timp
- Imagine a săptămânii - Fier în Corona Soarelui
Acum, o echipă de la École Polytechnique din Franța crede că au cel puțin o parte din răspuns. Folosind noi modele de calculatoare, ei consideră că sursa supremă a căldurii de coronare a coronei este o „pădure de mangrove” de magnetism care se află chiar sub suprafața pe care o vedem, numită fotosferă.
„Toată lumea știe că energia provine de jos și știm că este multă energie”, spune liderul studiului, Tahar Amari. Întrebarea a fost ce creează acea energie și cum călătorește de la suprafață la corona. Acolo începe noul model, descris săptămâna aceasta în Nature .
Soarele este format mai ales din plasmă, gaz fierbinte format din atomi care și-au îndepărtat electronii, creând o încărcare. Când acel tip de gaz se rotește, acționează ca un generator electric sau un dinam. În noul model, plasma solară creează aceste dinamuri pe măsură ce se plimbă și se agită. Dinamele la rândul lor generează câmpuri magnetice, care pot stoca energie. Toate acestea apar în 900 km superiori ai soarelui - o mică parte din raza sa de 432.000 de mile. Dinamo nu durează mult, în medie, aproximativ opt minute, dar este suficient ca acestea să poată alimenta uneori structuri mai mari.
Când câmpurile magnetice rezultate se răsucesc, se rotesc și se încrucișează, ele își pot elibera energia într-un fenomen numit reconectare. Puneți două sau mai multe câmpuri unul lângă altul, iar stâlpii acelor câmpuri încearcă să creeze noi linii de câmp magnetic cu vecinii apropiați, rearanjând formele câmpurilor în acest proces. Excesul de energie este apoi expulzat ca căldură, unde electromagnetice sau energie cinetică și, la rândul său, este pompat în cromosferă, stratul extinzându-se la aproximativ 1.200 de mile de la fotosferă către o regiune care se tranziționează în corona.
Conform modelului, scurgerea de energie alimentează erupții ale plasmei în cromosferă, ceea ce face ca undele să fie similare cu undele sonore care se deplasează prin aer. Acestea se numesc valuri Alfvén, după fizicianul Hannes Alfvén, care și-a propus prima dată existența în anii ’40. Energia valurilor Alfvén este disipată în corona, care devine destul de fierbinte pentru a ajunge la milioanele de grade pe care le observăm.
Un model al câmpului magnetic complex care răsare de pe suprafața soarelui evidențiază asemănarea cu rădăcinile și ramurile mangrovei. (Tahar Amari / Centre de physique théorique.CNRS-Ecole Polytechnique.FRANCE) Amari asociează întregul sistem într-o pădure de mangrove. În partea de jos se află rădăcinile, care se unesc pentru a forma trunchiurile copacilor. Partea de sus a copacilor este locul în care energia este depusă. El a menționat că pentru a obține tipul de încălzire coronală pe care îl vedem, aveți nevoie de aproximativ 4.500 de wați pe metru pătrat de la suprafață, iar asta produce modelul său.
Deocamdată, lucrarea este doar o simulare a calculatorului și încă nu există o modalitate directă de a observa ce se întâmplă, spune Amari. Cu toate acestea, observațiile indirecte existente ale soarelui fac modelul lui plauzibil. De exemplu, temperatura coronală nu pare să varieze prea mult cu ciclul de 11 ani al petelor solare. „Punctele solare sunt sensibile la ciclu - acest câmp magnetic nu este”, spune Amari. Punctele solare sunt tulburări magnetice înrădăcinate mai adânc în soare, astfel încât dacă cele două fenomene nu sunt legate, asta ar sprijini modelul Amari de un driver relativ puțin adânc pentru încălzirea coronală.
Un alt factor este descoperirea tornadelor solare, care arată că unele fenomene pot transporta energie de la suprafață la cromosferă și coronă, consolidând modelul. În plus, observațiile suprafeței solare arată că liniile spectrale ale unor elemente sunt împărțite în două sau mai multe componente, ceea ce se întâmplă dacă există un câmp magnetic local puternic precum cel pe care îl descrie modelul.
Anul trecut, Jeff Brosius, fizician solar la Centrul de zbor spațial Goddard al NASA din Greenbelt, Maryland, a propus ca micile flares numite nanoflares să fie responsabile de încălzirea coronală. Nanoflares sunt cauzate de câmpuri magnetice uriașe care se buclă prin corona. Liniile câmpului magnetic se încrucișează uneori, creând foi de curent care eliberează energie sub formă de căldură.
Deși cele două versiuni diferă în funcție de specificul lor, acestea nu sunt neapărat contradictorii. "Mecanismul nanoflares este o întrebare deschisă", spune Jim Klimchuk, un astrofizician de cercetare la Goddard care nu a fost implicat în niciun studiu. „Ar putea implica reconectarea câmpurilor magnetice în corona (același proces care creează mini erupții ale lui Amari sub suprafața solară și care le determină să depună cea mai mare parte a energiei lor în cromosferă) sau ar putea implica disiparea undelor care sunt lansat în corona de jos. Sunt sigur că ambele lucruri se întâmplă. Este doar o chestiune de proporție. "
Potrivit lui Klimchuk, noul model este un pas important în înțelegerea acestui mister solar vătămător. „Din câte am știut, [dinamele care produc erupții în cromosferă] nu au fost văzute în alte simulări, de aceea va fi important să se stabilească detaliile acestui comportament și să se verifice dacă acesta este corect”, spune el. "Problema de încălzire cromosferică și coronală nu este rezolvată, dar aceste rezultate pot oferi indicii importante cu privire la calea de urmat."
NOTĂ EDITORULUI: Acest articol a fost actualizat pentru a clarifica că dinamurile au fost văzute anterior în modelele solare.
