Pokud vaříte na plynovém sporáku, jídlo se ohřeje rychleji, když je to blíže plameni. Ale ve zdánlivém odporu k termodynamice to nefunguje, když mluvíte o slunci. Zatímco sluneční plocha je asi 10 000 stupňů Fahrenheita, atmosféra může zasáhnout neuvěřitelných 9 milionů stupňů v jejím vnějším dosahu, zvaných korona, a vědci se ptali: „Co s tím?“ po desetiletí.
Související obsah
- Proč bylo slunce tak dlouho ticho
- Obrázek týdne - železo v sluneční koroně
Nyní si tým ve École Polytechnique ve Francii myslí, že má alespoň část odpovědi. Používají nové počítačové modely a předpokládají, že konečným zdrojem koronova horečka je „mangrovový les“ magnetismu, který leží těsně pod povrchem, který vidíme, zvaný fotosféra.
„Každý ví, že energie přichází zdola, a víme, že je to hodně energie, “ říká vedoucí studie Tahar Amari. Otázkou bylo, co tuto energii vytváří a jak cestuje z povrchu do korony. Tam vstoupí nový model, popsaný tento týden v Nature, .
Slunce je vyrobeno převážně z plazmy, horký plyn je tvořen atomy, které nechaly své elektrony odtrhnout a vytvořit náboj. Když se tento druh plynu otáčí, chová se jako elektrický generátor nebo dynamo. V novém modelu sluneční plazma tyto dynama vytváří, když se rýsuje a chrlí. Dynama zase generují magnetická pole, která mohou ukládat energii. To vše se děje na horních 900 mil slunce - malý zlomek poloměru 432 000 mil. Dynama netrvají dlouho, v průměru asi osm minut, ale stačí, že mohou někdy nakrmit větší struktury.
Když se výsledná magnetická pole zkroucení, otočení a křížení, mohou uvolnit svou energii ve jevu zvaném opětovné propojení. Umístěte dvě nebo více polí blízko sebe a póly těchto polí se snaží vytvořit nové magnetické siločáry se svými nejbližšími sousedy a změnit uspořádání tvarů polí v procesu. Přebytečná energie se pak vypudí jako teplo, elektromagnetické vlny nebo kinetická energie a ta se zase načerpá do chromosféry, přičemž vrstva se rozprostírá asi 1 200 mil od fotosféry do oblasti, která přechází do korony.
Podle modelu vypouští energetická skládka erupce plazmy do chromosféry, díky níž jsou vlny podobné zvukovým vlnám pohybujícím se vzduchem. Nazývají se to vlny Alfvén, po fyzikovi Hannesovi Alfvenu, který poprvé navrhl jejich existenci ve 40. letech 20. století. Energie Alfvénových vln se rozptýlí v koroně, která se pak zahřeje natolik, aby dosáhla milionů stupňů, které pozorujeme.
Model komplexního magnetického pole vycházejícího ze slunečního povrchu zdůrazňuje podobnost s kořeny a větvemi mangrovových stromů. (Tahar Amari / Centre de physique théorique.CNRS-Ecole Polytechnique.FRANCE) Amari přirovnává celý systém k mangrovníkovému lesu. Ve spodní části jsou kořeny, které se spojují a vytvářejí kmeny stromů. V horní části stromů se ukládá energie. Poznamenal, že pro získání takového typu koronálního ohřevu, jaké vidíme, potřebujete asi 4 500 Wattů na metr čtvereční od povrchu, a to je to, co jeho model produkuje.
Prozatím je tato práce pouze počítačovou simulací a zatím neexistuje přímý způsob, jak sledovat, co se děje, říká Amari. Existující nepřímé pozorování Slunce však činí jeho model věrohodným. Například se zdá, že koronální teplota se u 11letého cyklu slunečních skvrn příliš nemění. „Sluneční skvrny jsou citlivé na cyklus - toto magnetické pole není, “ říká Amari. Sluneční skvrny jsou magnetické poruchy zakořeněné hlouběji na slunci, takže pokud tyto dva jevy nejsou propojeny, podpořilo by to Amariho model relativně mělkého ovladače koronálního zahřívání.
Dalším faktorem je objev solárních tornád, který ukazuje, že některé jevy mohou transportovat energii z povrchu do chromosféry a korony, což model posiluje. Kromě toho pozorování slunečního povrchu ukazují, že spektrální linie některých prvků jsou rozděleny do dvou nebo více složek, k čemuž dochází, pokud existuje silné lokální magnetické pole, jako je to, které popisuje model.
Minulý rok Jeff Brosius, solární fyzik v kosmickém letovém středisku NASA Goddard Space Flight Center v Greenbeltu v Marylandu, navrhl, aby za koronální ohřev byly zodpovědné malé světlice zvané nanoflary. Nanovlákna jsou způsobena obrovskými magnetickými poli, která prochází koronou. Čáry magnetického pole se někdy kříží a vytvářejí aktuální listy, které uvolňují energii jako teplo.
I když se obě verze liší svými specifiky, nemusí být nutně protichůdné. „Mechanismus nanovláken je otevřenou otázkou, “ říká Jim Klimchuk, výzkumný astrofyzik v Goddardu, který nebyl zapojen do žádné studie. „Mohlo by to zahrnovat opětovné propojení magnetických polí v koroně (stejný proces, který vytváří Amariho mini erupce pod slunečním povrchem a způsobuje, že ukládají většinu své energie do chromosféry), nebo by to mohlo zahrnovat rozptyl vln, které jsou vypustil do korony zdola. Jsem si jist, že se dějí obě věci. Je to jen otázka proporcionality. “
Podle Klimchuka je nový model důležitým krokem k pochopení tohoto znepokojivého slunečního tajemství. „Podle mých vědomostí [dynamosy produkující erupce v chromosféře] nebyly vidět v jiných simulacích, takže bude důležité zpracovat podrobnosti tohoto chování a ověřit, že je správné, “ říká. „Problém s chromosférickým a koronálním zahříváním není vyřešen, ale tyto výsledky mohou poskytnout důležitá vodítka ohledně cesty vpřed.“
POZNÁMKA EDITORA: Tento článek byl aktualizován, aby objasnil, že dynama byla již dříve pozorována u solárních modelů.
