Jak akumulovaná magnetická energie ohřívá sluneční atmosféru

Snímky slunce zachycené misí IRIS ukazují nové podrobnosti o tom, jak napájet nízkoúrovňovou plazmovou smyčku, a mohou také odhalit, jak se generuje termokoróna.Zdroj obrázku: Rice University / NASA

Orbitální přístroje poskytují vědcům žlaby ve sluneční ultrafialové atmosféře

První objev objevený ve slunečním větru může pomoci vyřešit dlouholetou záhadu o slunci: proč je sluneční atmosféra o miliony stupňů vyšší než jeho povrchová teplota.

Obrázky z mezifázového zobrazovacího spektrometru (také známého jako IRIS) kolem Země a ze složky atmosférického zobrazování (také známé jako AIA) ukazují, že nízko položený magnetický prstenec se zahřívá na miliony Kelvinů.

Rice University, University of Colorado Boulder a NASAMarshall Space Flight Center prokázalo, že těžké ionty, jako je křemík, se přednostně zahřívají ve slunečním větru a v přechodové oblasti mezi sluneční chromosférou a koronou.

Tam magnetizační obvod plazma Svítí nepřetržitě, na rozdíl od bratrance v koróně výše. Jsou malé a obtížně analyzovatelné, ale již dlouho se myslelo, že mají magnetický pohonný mechanismus, který uvolňuje energii ve formě nanohornů.

Nejvíce podezřelí jsou solární fyzik Rice Stephen Bradshaw (Stephen Bradshaw) a jeho kolegové, ale před IRIS není dostatek důkazů.

Vysokorychlostní spektrometr je speciálně konstruován pro pozorování přechodové oblasti. Ve výzkumu financovaném NASA Přírodní astronomieVědci popsali fenomén „zjasnění“ v opětovně zapojených smyčkách, které obsahují silné spektrální charakteristiky kyslíku, zejména těžší ionty křemíku.

Bradshawův tým je jeho bývalý student, hlavní autor Shah Mohammad Bahauddin (nyní výzkumný pracovník Laboratoře atmosférické a vesmírné fyziky Colorado) a astrofyzička NASA Amy Winebarger studovala snímky IRIS. Obrázek může vyřešit podrobnosti těchto smyček přechodových zón a detekovat přehřátou plazmu v kapse. Tyto obrazy jim umožňují analyzovat pohyb a teplotu iontů v prstenci skrz světlo, které emitují a které se čte jako spektrální čáry a používají se jako chemické „otisky prstů“.

Stephen Bradshaw

Snímky slunce zachycené misí IRIS a analyzované solárním fyzikem Rice University Stephenem Bradshawem a jeho kolegy ukazují nové podrobnosti o tom, jak napájet nízkoúrovňový plazmový obvod, a mohou také odhalit, jak se generuje termokoróna.Fotografický kredit: Jeff Fitlow / Rice University

Bradshaw, docent fyziky a astronomie, řekl: „Ve celé fyzice je to otištěno na emisní hranici.“ „Myšlenkou je naučit se ohřívat tyto drobné struktury a snad i samotnou koronu. Udělejte pár komentářů. Může to být obecný mechanismus v celé sluneční atmosféře. “

Obrázek ukazuje spektrum horkých míst, kde jsou čáry rozšířeny vlivem tepla a Dopplerovým efektem, což ukazuje nejen na prvky zapojené do nanovláken, ale také na jejich teplotu a rychlost.

V hotspotu zjistili, že se znovu připojená tryska obsahující ionty křemíku pohybovala směrem k pozorovateli (IRIS) (modrá směna) a pryč (červená směna) rychlostí 100 kilometrů za sekundu. U lehčích iontů kyslíku nebyl zjištěn žádný Dopplerův posun.

Vědci studovali dvě složky mechanismu: jak je energie oddělena od magnetického pole a jak skutečně zahřívat plazmu.

Přechodová oblast je jen asi 10 000 stupňů Bradshaw však řekl, že konvekce na povrchu slunce ovlivňuje smyčky, kroucení a tkaní tenkých magnetických řetězců, které je tvoří, a přidávání energie do magnetického pole, které nakonec zahřívá plazmu. Řekl: “Pozorování IRIS ukazují, že k tomuto procesu dochází. Máme důvod si být jisti, že alespoň první část odpovědi je magnetické opětovné připojení a paprsek je klíčovým signálem.”

Shah Mohammad Bahauddin

Snímky slunce pořízené misí IRIS a analyzované Shahem Mohammadem Bahauddinem z University of Colorado Boulder a jeho kolegy ukazují nové podrobnosti o tom, jak napájet nízkoúrovňovou plazmovou smyčku, a mohou také odhalit, jak se generuje termokoróna.Zápočet: Rice University

Během tohoto procesu se magnetické pole plazmového paprsku rozbije a znovu se připojí ke stavu nižší energie v opletené poloze, čímž uvolní uloženou magnetickou energii. V tomto případě se plazma přehřívá.

Ale až dosud se plazma zahřívá uvolněnou magnetickou energií. Řekl: „Pozorovali jsme oblasti, kde došlo k opětovnému připojení v těchto malých smyčkových strukturách, a měřili jsme emisní čáry od iontů, zejména křemíku a kyslíku.“ „Zjistili jsme, že spektrální čáry křemíkových iontů jsou mnohem širší než kyslík.“

To naznačuje, že se křemíkové ionty přednostně zahřívají. „Musíme to vysvětlit,“ řekl Bradshaw. „Po nějakém přemýšlení a přemýšlení jsme zjistili, že existuje dynamický proces zvaný iontový cyklotronový ohřev, který raději zahřívá těžké ionty než lehké ionty.“

Řekl, že iontová cyklotronová vlna je generována při opětovném připojení. Vlny nesené těžkými ionty jsou náchylnější k nestabilitě, což způsobí, že se tyto vlny „rozbijí“ a vytvoří turbulenci, která rozptýlí ionty a rozruší energii. To rozšiřuje jejich spektrální linie nad rámec toho, co by se dalo očekávat pouze od místní teploty plazmy. U lehčích iontů nemusí zůstat dost energie na jejich zahřátí. Řekl: „Jinak nepřekročí kritickou rychlost potřebnou k vyvolání nestability, která je u lehčích iontů rychlejší.“

Bradshaw řekl: „Ve slunečním větru jsou těžké ionty mnohem teplejší než lehké ionty.“ „To bylo stanoveno. Náš výzkum poprvé ukazuje, že toto je také vlastnost přechodové zóny, a to díky mechanismům, které jsme určili, včetně Sluneční korona je zahřátá, takže může přetrvávat v celé atmosféře, zejména proto, že sluneční vítr je projevem slunečního záření. Korona zasahuje do meziplanetárního prostoru. “

Baodin uvedl, že další otázkou je, zda se tento jev vyskytuje na Slunci stejnou rychlostí. Řekl: „Nejpravděpodobnější odpověď je ne.“ „Otázkou tedy je, jak moc přispívají k problému ohřevu korony? Mohou poskytnout dostatek energie horní atmosféře k udržení milionů stupňů koróny?

Bahauddin řekl: „To, co jsme ukázali pro přechodovou oblast, je důležitý způsob řešení tohoto problému, ale celková situace vyžaduje více řešení, abychom padli na správné místo.“ „Věřím, že IRIS nás může v blízké budoucnosti představit fragmentům chromosféry. To nám pomůže vytvořit jednotnou globální teorii sluneční atmosféry. “

Odkaz: Shah Mohammad Bahauddin, Stephen J. Bradshaw a Amy R. Winebarger, „Původ přechodného zjasnění zprostředkovaného opětovným spojením ve sluneční přechodové zóně“, 7. prosince 2020, Přírodní astronomie.
DOI: 10.1038 / s41550-020-01263-2

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Naneste na krém Deep Heat

Podle Experimentální biologie 6. května 2021 Studie odhalila zvýšení aerobního výkonu u sportovců, kteří používali krém s hlubokým teplem bez lékařského předpisu. Hluboké tepelné krémy, které sportovci...

Skladování obnovitelné energie v kamenech místo lithiových baterií

V případě přebytku elektřiny z větru nebo slunce se energetická rezerva nabije. To se děje prostřednictvím systému kompresorů a turbín, které čerpají tepelnou...

Byly vyvinuty ploché nudle, které se při vaření transformují do tvaru

CMU Lab vede vývoj nudlí, které se při vaření transformují do tvaru. Fotografický kredit: Carnegie Mellon University Ploché nudle zajišťují udržitelnější balení, přepravu a...

Houby mohou léčit bakterie a obohatit půdu o živiny

Aeroskulární mykorhizní houby se rozprostírají přes dlouhé vláknité struktury zvané krásně až k zemi. Krásy, menší než lidské vlasy, lze vidět mezi kořeny...

Světlo zapíná barvy a vzory objektů

Nový systém využívá ultrafialové světlo, které se promítá na objekty natřené barvou aktivující světlo, ke změně reflexních vlastností barvy a vytváření obrazů během několika...

Newsletter

Subscribe to stay updated.