Εάν μαγειρεύετε σε μια σόμπα αερίου, το φαγητό θερμαίνεται γρηγορότερα όταν είναι πιο κοντά στη φλόγα. Αλλά με την φαινομενική παράλειψη της θερμοδυναμικής, αυτό δεν λειτουργεί όταν μιλάτε για τον ήλιο. Ενώ η ηλιακή επιφάνεια είναι περίπου 10.000 βαθμούς Φαρενάιτ, η ατμόσφαιρα μπορεί να χτυπήσει 9 εκατομμύρια βαθμούς στα εξωτερικά της φώτα, που ονομάζεται κορώνα, και οι επιστήμονες έχουν ρωτήσει: "Τι συμβαίνει με αυτό;" για δεκαετίες.
σχετικό περιεχόμενο
- Γιατί ο ήλιος ήταν τόσο ήσυχος για τόσο καιρό
- Εικόνα της εβδομάδας-σιδήρου στο Corona του ήλιου
Τώρα μια ομάδα στο École Polytechnique στη Γαλλία πιστεύει ότι έχουν τουλάχιστον μέρος της απάντησης. Χρησιμοποιώντας νέα μοντέλα υπολογιστών, θέτουν ότι η τελική πηγή της θέρμανσης της κορώνας είναι ένα «μαγνητικό δάσος» μαγνητισμού που βρίσκεται ακριβώς κάτω από την επιφάνεια που βλέπουμε, που ονομάζεται φωτοσφαίρα.
"Όλοι γνωρίζουν ότι η ενέργεια έρχεται από κάτω, και γνωρίζουμε ότι είναι πολύ ενέργεια", λέει ο επικεφαλής της μελέτης Tahar Amari. Το ερώτημα είναι τι δημιουργεί αυτή την ενέργεια και πώς ταξιδεύει από την επιφάνεια στην κορώνα. Εκεί βγαίνει το νέο μοντέλο, που περιγράφεται αυτή την εβδομάδα στη Φύση .
Ο ήλιος παράγεται ως επί το πλείστον από πλάσμα, καυτό αέριο φτιαγμένο από άτομα που έχουν αφαιρέσει τα ηλεκτρόνια τους, δημιουργώντας ένα φορτίο. Όταν αυτό το είδος αερίου περιστρέφεται, ενεργεί σαν ηλεκτρική γεννήτρια ή δυναμό. Στο νέο μοντέλο, το πλάσμα του ήλιου δημιουργεί αυτά τα δυναμό καθώς στροβιλίζεται και αναδεύεται. Τα δυναμικά με τη σειρά τους παράγουν μαγνητικά πεδία, τα οποία μπορούν να αποθηκεύουν ενέργεια. Όλα αυτά συμβαίνουν στα πάνω 900 μίλια του ήλιου - ένα μικρό κλάσμα της ακτίνας των 432.000 μιλίων. Οι δυναμοί δεν διαρκούν πολύ, περίπου οκτώ λεπτά κατά μέσο όρο, αλλά αρκεί να μπορούν να τροφοδοτούν μερικές φορές μεγαλύτερες δομές.
Όταν τα προκύπτοντα μαγνητικά πεδία στρέφονται, στρέφονται και διασχίζουν το ένα το άλλο, μπορούν να απελευθερώσουν την ενέργεια τους σε ένα φαινόμενο που ονομάζεται επανασύνδεση. Βάλτε δύο ή περισσότερα πεδία κοντά ο ένας στον άλλο και οι πόλοι αυτών των πεδίων προσπαθούν να δημιουργήσουν νέες γραμμές μαγνητικού πεδίου με τους πλησιέστερους γείτονές τους, αναδιατάσσοντας τα σχήματα των πεδίων στη διαδικασία. Η υπερβολική ενέργεια εξάγεται τότε ως θερμότητα, ηλεκτρομαγνητικά κύματα ή κινητική ενέργεια και με τη σειρά της αντλείται στη χρωμόσφαιρα, με το στρώμα να εκτείνεται περίπου 1.200 μίλια από την φωτόσφαιρα σε μια περιοχή που μεταβαίνει στο κορώνα.
Σύμφωνα με το μοντέλο, η εξοικονόμηση ενέργειας εκλύει τις εκρήξεις πλάσματος στο χρωμόσφαιρα, που κάνουν τα κύματα παρόμοια με τα ηχητικά κύματα που κινούνται μέσα στον αέρα. Αυτά ονομάζονται κύματα Alfvén, μετά από το φυσικό Hannes Alfvén, ο οποίος πρότεινε για πρώτη φορά την ύπαρξή του στη δεκαετία του 1940. Η ενέργεια των κυμάτων Alfvén διαχέεται στο κορώνα, το οποίο στη συνέχεια γίνεται αρκετά ζεστό για να φτάσει τα εκατομμύρια των βαθμών που παρατηρούμε.
Ένα μοντέλο του σύνθετου μαγνητικού πεδίου που βγαίνει από την επιφάνεια του ήλιου υπογραμμίζει την ομοιότητα με τις ρίζες και τα κλαδιά των δέντρων μαγκρόβιων. (Τάχααρ Αμάρι / Κέντρο φυσικής θεολογίας.CNRS-Ecole Polytechnique.FRANCE) Ο Αμάρι συνδυάζει ολόκληρο το σύστημα με ένα δάσος μαγκρόβιων. Στο κάτω μέρος βρίσκονται οι ρίζες, οι οποίες συνενώνονται για να σχηματίσουν τους κορμούς των δέντρων. Η κορυφή των δέντρων είναι όπου η ενέργεια παίρνει κατατεθεί. Σημείωσε ότι για να πάρετε το είδος της θωράκισης θέρμανση βλέπουμε, χρειάζεστε περίπου 4.500 Watt ανά τετραγωνικό μέτρο από την επιφάνεια, και αυτό είναι που το μοντέλο του παράγει.
Προς το παρόν, η δουλειά είναι μόνο προσομοίωση υπολογιστών και δεν υπάρχει ακόμη άμεσος τρόπος να παρατηρήσουμε τι συμβαίνει, λέει ο Amari. Ωστόσο, οι υπάρχουσες έμμεσες παρατηρήσεις του ήλιου καθιστούν το μοντέλο του εύλογο. Για παράδειγμα, η στεφανιαία θερμοκρασία δεν φαίνεται να διαφέρει πολύ με τον 11χρονο κύκλο των ηλιακών κηλίδων. "Οι ηλιακές κηλίδες είναι ευαίσθητες στον κύκλο - αυτό το μαγνητικό πεδίο δεν είναι, " λέει ο Amari. Οι ηλιακές κηλίδες είναι μαγνητικές διαταραχές που έχουν ρίζες βαθύτερα στον ήλιο, οπότε αν τα δύο φαινόμενα δεν είναι συνδεδεμένα, αυτό θα υποστήριζε το μοντέλο του Αμάρι ενός σχετικά ρηχού οδηγού για στεφανιαία θέρμανση.
Ένας άλλος παράγοντας είναι η ανακάλυψη των ηλιακών ανεμοστρόβιλων, που δείχνουν ότι μερικά φαινόμενα μπορούν να μεταφέρουν ενέργεια από την επιφάνεια στην χρωμόσφαιρα και το στέμμα, ενισχύοντας το μοντέλο. Επιπλέον, οι παρατηρήσεις της ηλιακής επιφάνειας δείχνουν ότι οι φασματικές γραμμές ορισμένων στοιχείων χωρίζονται σε δύο ή περισσότερα συστατικά, κάτι που συμβαίνει όταν υπάρχει ένα ισχυρό τοπικό μαγνητικό πεδίο όπως αυτό που περιγράφει το μοντέλο.
Πέρυσι, ο Jeff Brosius, ηλιακός φυσικός στο Κέντρο πτήσης Spacedad Goddard της Νέας Υόρκης στο Greenbelt, Maryland, πρότεινε ότι μικροσκοπικές φλόγες που ονομάζονται νανοφλάρες ήταν υπεύθυνες για τη θέρμανση του σώματος. Οι νανοφλάστες προκαλούνται από τεράστια μαγνητικά πεδία που περνούν μέσα από το στέμμα. Οι γραμμές του μαγνητικού πεδίου μερικές φορές διασχίζουν, δημιουργώντας ρεύματα φύλλα που απελευθερώνουν ενέργεια ως θερμότητα.
Ενώ οι δύο εκδοχές διαφέρουν ως προς τις ιδιαιτερότητές τους, δεν είναι αναγκαστικά αντιφατικές. «Ο μηχανισμός των νανοφλάρων είναι μια ανοιχτή ερώτηση», λέει ο Jim Klimchuk, ερευνητικός αστροφυσικός στο Goddard ο οποίος δεν συμμετείχε σε καμία μελέτη. "Θα μπορούσε να συνεπάγεται την επανασύνδεση των μαγνητικών πεδίων στο στέμμα (την ίδια διαδικασία που δημιουργεί τις μίνι εκρήξεις του Amari κάτω από την επιφάνεια της ηλιακής ακτινοβολίας και που τους προκαλεί να αποθέσουν το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας τους στη χρωμοσφαίρια) ή θα μπορούσε να προκαλέσει τη διαρροή κυμάτων "Είμαι σίγουρος ότι και τα δύο πράγματα συμβαίνουν, είναι απλώς ένα θέμα αναλογίας".
Σύμφωνα με τον Klimchuk, το νέο μοντέλο είναι ένα σημαντικό βήμα στην κατανόηση αυτού του ενοχλητικού ηλιακού μυστηρίου. "Κατά την άποψή μου, οι δυναμοπαραγωγικές εκρήξεις στη χρωμοσφαίρια δεν έχουν παρατηρηθεί σε άλλες προσομοιώσεις, οπότε θα είναι σημαντικό να επεξεργαστούμε τις λεπτομέρειες αυτής της συμπεριφοράς και να επιβεβαιώσουμε ότι είναι σωστό", λέει. "Το πρόβλημα της θέρμανσης του χρωμοσφαιρικού και του στεφανιού δεν έχει λυθεί, αλλά αυτά τα αποτελέσματα μπορεί να παράσχουν σημαντικές ενδείξεις ως προς την πορεία προς τα εμπρός».
ΣΗΜΕΙΩΣΗ ΤΟΥ ΔΗΜΟΣΙΟΥ: Αυτό το άρθρο έχει ενημερωθεί για να διευκρινίσει ότι τα δυναμικά έχουν παρατηρηθεί πριν σε ηλιακά μοντέλα.
