Czy widziałeś kiedyś gorący letni wiatr wiejący po dojrzewającym polu pszenicy? Jeśli tak, znasz efekt falowania. Ten efekt kaskadowy nazywa się falami Alfvéna.
Dzięki Obserwatorium Solar Dynamics (SDO) NASA jesteśmy teraz w stanie zobaczyć efekt fal Alfvéna, śledzić ich ruchy i zobaczyć, ile energii jest przenoszone. Te nowe odkrycia mają oświecających badaczy zajmujących się energią słoneczną i mogą być kluczem do dwóch innych zagadkowych zjawisk słonecznych - intensywnego nagrzewania korony do około 20 razy cieplejszego niż powierzchnia Słońca i wiatrów słonecznych, które wybuchają z prędkością do 1,5 miliona mil na godzinę.
„SDO ma niesamowitą rozdzielczość, dzięki czemu można rzeczywiście zobaczyć pojedyncze fale”, mówi Scott McIntosh z National Center for Atmospheric Research w Boulder, Colo. „Teraz widzimy, że zamiast tych fal potrzeba około 1000 energii potrzebnej, jak wcześniej myśleliśmy, ma odpowiednik około 1100 W żarówki na każde 11 stóp kwadratowych powierzchni Słońca, co wystarcza do ogrzania atmosfery Słońca i napędzenia wiatru słonecznego. ”
Jak zauważa McIntosh w swoim 28 lipca Natura artykuł, fale Alfvéna są dość proste. Ich ruch faluje w górę i w dół linii pola magnetycznego, podobnie jak wibracje poruszają się wzdłuż struny gitary. Pole plazmy otaczające Słońce porusza się w harmonii z liniami pola. SDO może „zobaczyć” i śledzić ten ruch. Chociaż scenariusz jest znacznie bardziej złożony, zrozumienie fal ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia natury połączenia Słońce-Ziemia i innych mniej jednoznacznych pytań, takich jak to, co powoduje grzanie koronowe i prędkości wiatru słonecznego.
„Wiemy, że istnieją mechanizmy, które dostarczają ogromny rezerwuar energii na powierzchni Słońca”, mówi astronauta Vladimir Airapetian z NASA Goddard Space Flight Center w Greenbelt, MD. „Ta energia jest pompowana do energii pola magnetycznego, przenoszonej do Słońca atmosfera, a następnie uwalniana jako ciepło. ” Jednak określenie szczegółów tego mechanizmu jest od dawna dyskutowane. Airapetian wskazuje, że takie badanie potwierdza, że fale Alfvéna mogą być częścią tego procesu, ale nawet w przypadku SDO nie mamy jeszcze rozdzielczości obrazowania, aby to ostatecznie udowodnić.
Hannes Alfvén po raz pierwszy dokonał teorii fal w 1942 r., Ale dopiero w 2007 r. Zostały zaobserwowane. Dowodzi to, że mogą przenosić energię z powierzchni Słońca do atmosfery, ale energia była zbyt słaba, aby uwzględnić wysokie ciepło korony. To badanie mówi, że te oryginalne liczby mogły być niedoszacowane. McIntosh, we współpracy z zespołem z Lockheed Martin, norweskiego Uniwersytetu w Oslo i belgijskiego katolickiego uniwersytetu w Leuven, przeanalizował wielkie oscylacje w filmach z instrumentu SDO Atmosferyczne wyobrażenie zgromadzenia (AIA) zarejestrowanego 25 kwietnia 2010 r. „Nasza nazwa kodowa dla badanie to brzmiało „The Wiggles” - mówi McIntosh. „Ponieważ filmy naprawdę wyglądają, jakby Słońce było zrobione z Jell-O poruszającego się wszędzie tam iz powrotem. Najwyraźniej te peruki niosą energię. ”
„Wiggles” - znane jako spicules - zostały następnie wymodelowane na tle fal Alfvéna i okazały się dobrym dopasowaniem. Po określeniu zespół mógł następnie przeanalizować kształt, prędkość i energię fal. „Krzywe sinusoidalne odchylały się na zewnątrz z prędkością ponad 30 mil na sekundę i powtarzały się co 150 do 550 sekund. Prędkości te oznaczają, że fale byłyby wystarczająco energetyczne, aby przyspieszyć szybki wiatr słoneczny i ogrzać cichą koronę. ” mówi zespół. „Istotna jest również krótkość powtarzania - znana jako okres fali. Im krótszy okres, tym łatwiej fali uwolnić swoją energię do atmosfery koronalnej, co jest kluczowym krokiem w tym procesie. ”
Według wstępnych danych, spikule skoczyły do temperatur koronalnych co najmniej 1,8 miliona stopni Fahrenheita. Połączenie fal Alfvena i ciepła może być tym, czego potrzeba, aby utrzymać koronę w jej obecnej temperaturze… ale nie na tyle, aby spowodować wybuchy promieniowania. „Wiedza, że fale mogą być wystarczające, to tylko połowa problemu”, mówi Airapetian Goddarda. „Następnym pytaniem jest ustalenie, jaka część tej energii jest przekształcana w ciepło. Może to być wszystko, lub może to być 20 procent - więc musimy poznać szczegóły tej konwersji. ”
Więcej badań? Betcha ’. A zespół SDO jest do tego zadania.
„Wciąż nie do końca rozumiemy trwający proces, ale otrzymujemy coraz lepsze obserwacje”, mówi McIntosh. „Kolejnym krokiem jest ulepszenie teorii i modeli, aby naprawdę uchwycić istotę fizyki, która się dzieje”.
Źródło oryginalnej historii: NASA SDO News.
