Ako kuhate na plinskoj peći, hrana se zagrijava brže kada je bliže plamenu. Ali naizgled prkositi termodinamici to ne funkcionira kad govorite o suncu. Dok je solarna površina oko 10 000 stupnjeva Farenhajta, atmosfera može pogoditi nevjerojatnih 9 milijuna stupnjeva u njenim vanjskim dosezima, koji se nazivaju korona, i znanstvenici se pitaju: "Što je s tim?" desetljećima.
Povezani sadržaj
- Zašto je Sunce tako dugo bilo tiho
- Slika tjedna - Željezo u Sunčevoj kruni
Tim iz Politehnike École u Francuskoj misli da ima barem dio odgovora. Koristeći nove računalne modele, smatraju da je konačni izvor koronske topline "šuma mangrova" magnetizma koja leži neposredno ispod površine koju vidimo, a naziva se fotosfera.
"Svi znaju da energija dolazi odozdo, a znamo da je to puno energije", kaže voditelj studije Tahar Amari. Pitanje je što stvara tu energiju i kako putuje od površine do korone. Tu je započeo novi model, opisan ovaj tjedan u Natureu .
Sunce je sastavljeno uglavnom od plazme, vrućeg plina od atoma kojima su oduzeti elektroni stvarajući naboj. Kad se ta vrsta plina rotira, djeluje poput električnog generatora ili dinamo. U novom modelu sunčeva plazma stvara ove dinamice dok se vrti i tuče. Dinamo zauzvrat stvara magnetska polja, koja mogu pohraniti energiju. Sve se to događa na gornjim 900 miljama sunca - mali dio radijusa od 432.000 milja. Dinamici ne traju dugo, prosječno oko osam minuta, ali dovoljno je da ponekad mogu nahraniti veće građevine.
Kad se rezultirajuća magnetska polja okreću, okreću i prelaze jedno u drugo, oni mogu osloboditi svoju energiju u fenomenu koji se zove ponovno povezivanje. Stavite dva ili više polja jedno blizu drugoga, a stupovi tih polja pokušavaju stvoriti nove linije magnetskog polja s najbližim susjedima, preuređujući oblike polja u tom procesu. Višak energije tada se izbacuje kao toplina, elektromagnetski valovi ili kinetička energija, a ona se zauzvrat upumpava u kromosferu, sloj koji se proteže oko 1200 milja od fotosfere do područja koje prelazi u koronu.
Prema modelu, deponiranje energije potiče erupcije plazme u kromosferi, koje čine valove slične zvučnim valovima koji se kreću kroz zrak. Nazivaju se Alfvénovi valovi, nakon fizičara Hannesa Alfvéna, koji je prvi predložio njihovo postojanje u četrdesetima. Energija Alfvénovih valova raspršuje se u koroni koja se tada zagrijava da dosegne milijune stupnjeva koje promatramo.
Model složenog magnetskog polja koji izvire iz sunčeve površine naglašava sličnost s korijenjem i granama stabala mangrova. (Tahar Amari / Center de physique théorique.CNRS-Ecole Polytechnique.FRANCE) Amari cijeli sustav uspoređuje s šumom mangrova. Na dnu su korijeni, koji se spajaju i tvore debla stabala. Na vrhu stabala nalazi se talog energije. Primijetio je da za dobivanje vrste koronalnog grijanja trebate oko 4500 W po kvadratnom metru od površine i to je ono što njegov model proizvodi.
Za sada je rad samo računalna simulacija, a još ne postoji izravan način promatranja onoga što se događa, kaže Amari. Međutim, postojeća neizravna opažanja sunca čine njegov model vjerodostojnim. Primjerice, čini se da koronalna temperatura ne varira mnogo od 11-godišnjeg ciklusa sunčevih pjega. "Sunčeve pjege su osjetljive na ciklus - to magnetsko polje nije", kaže Amari. Sunčeve pjege su magnetske smetnje ukorijenjene dublje na suncu, tako da ako dvije pojave ne budu povezane, to bi podržao Amarijev model relativno plitkog pokretača za koronalno grijanje.
Drugi je čimbenik otkriće solarnih tornada, koja pokazuju da neki fenomeni mogu prenijeti energiju s površine u kromosferu i koronu, pojačavajući model. Uz to, promatranja solarne površine pokazuju da su spektralne linije nekih elemenata podijeljene na dvije ili više komponenti, što se događa ako postoji snažno lokalno magnetsko polje poput onoga koje model opisuje.
Prošle godine Jeff Brosius, solarni fizičar iz NASA Goddard centra za svemirske letove u Greenbeltu u Marylandu, predložio je da malene baklje nazvane nanoflare odgovorne su za koronalno grijanje. Nanoflare uzrokuju ogromna magnetska polja koja prolaze kroz koronu. Linije magnetskog polja ponekad se križaju, stvarajući strujne listove koji oslobađaju energiju kao toplinu.
Iako se dvije verzije razlikuju u svojim specifičnostima, one nisu nužno kontradiktorne. "Mehanizam nanoflaresa je otvoreno pitanje", kaže Jim Klimchuk, astrofizičar iz Goddarda, koji nije sudjelovao ni u jednoj studiji. "To bi moglo uključivati ponovno povezivanje magnetskih polja u koroni (isti proces koji stvara Amarijeve mini erupcije ispod površine Sunca i koji uzrokuju da deponiraju većinu svoje energije u kromosferi) ili može uključivati rasipanje valova koji su lansirana u koronu odozdo. Siguran sam da se događaju obje stvari. Samo je pitanje proporcije. "
Prema Klimčuku, novi je model važan korak u razumijevanju ove uznemirujuće solarne misterije. "Koliko znam, [dinamovi koji proizvode erupcije u kromosferi] nisu primijećeni u drugim simulacijama, tako da će biti važno razraditi detalje ovog ponašanja i provjeriti je li ispravno", kaže on. "Problem kromosferskog i koronalnog grijanja nije riješen, ali ovi rezultati mogu pružiti važne tragove o putu naprijed."
NAPOMENA UREDNIKA: Ovaj je članak ažuriran kako bi se razjasnilo da su dinamike već viđene u solarnim modelima.
