_ Oscilațiile cu perioadă lungă controlează Rotația diferențială a soarelui: Studiu

Modelul de rotație diferențială a soarelui ia nedumerit pe oamenii de știință de zeci de ani: în timp ce polii se rotesc cu o perioadă de aproximativ 34 de zile, latitudinile mijlocii se rotesc mai repede, iar regiunea ecuatorială necesită doar aproximativ 24 de zile pentru o rotație completă.

În plus, progresele în helioseismologie (adică sondarea interiorului solar cu ajutorul undelor acustice solare) au stabilit că acest profil de rotație este aproape constant în întreaga zonă de convecție. Acest strat al soarelui se întinde de la o adâncime de aproximativ 200.000 de kilometri până la suprafața solară vizibilă și găzduiește răsturnări violente de plasmă fierbinte, care joacă un rol crucial în stimularea magnetismului și activității solare.

În timp ce modelele teoretice au avut mult timp postulat o diferență ușoară de temperatură între polii solari și ecuator pentru a menține modelul de rotație al soarelui, s-a dovedit a fi dificil de măsurat. La urma urmei, observațiile trebuie „să privească prin” fundalul interiorului adânc al soarelui, care măsoară până la un milion de grade în temperatură. Cu toate acestea, după cum arată cercetătorii de la Institutul Max Planck pentru Cercetarea Sistemului Solar (MPS), acum este posibil să se determine diferența de temperatură din observațiile oscilațiilor pe perioadă lungă ale soarelui.

Lucrul este publicat în revista Science Advances.

În analiza datelor observaționale obținute de Helioseismic and Magnetic Imager (HMI) la bordul Solar Dynamics Observatory al NASA din 2017 până în 2021, oamenii de știință s-au orientat către oscilațiile solare globale cu perioade lungi. care pot fi percepute ca mișcări învolburate la suprafața solară. Oamenii de știință de la MPS au raportat descoperirea acestor oscilații inerțiale în urmă cu trei ani. Dintre aceste moduri observate, modurile la latitudini înalte cu viteze de până la 70 km pe oră s-au dovedit a fi deosebit de influente.

Pentru a studia natura neliniară a acestor oscilații la latitudini înalte, echipa a efectuat un set de simulări numerice tridimensionale. În simulările lor, oscilațiile de la latitudine mare transportă căldură de la polii solari la ecuator, ceea ce limitează diferența de temperatură dintre polii soarelui și ecuator la mai puțin de șapte grade.

„Această diferență de temperatură foarte mică. între poli și ecuator controlează echilibrul momentului unghiular în soare și, prin urmare, este un mecanism de feedback important pentru dinamica globală a soarelui”, spune directorul MPS, prof. dr. Laurent Gizon.

În simulările lor, cercetătorii au descris pentru prima dată procesele cruciale într-un model complet tridimensional. Eforturile anterioare au fost limitate la abordări bidimensionale care presupuneau simetria cu privire la axa de rotație a soarelui.

„Potrivirea simulărilor neliniare cu observațiile ne-a permis să înțelegem fizica oscilațiilor pe perioadă lungă și rolul lor. în controlul rotației diferențiale a soarelui”, spune MPS postdoc și autorul principal al studiului, Dr. Yuto Bekki.

Oscilațiile solare la latitudini înalte sunt conduse de un gradient de temperatură într-un mod similar cu cicloanii extratropicali de pe pământul. Fizica este similară, deși detaliile sunt diferite: „La soare, polul solar este cu aproximativ șapte grade mai fierbinte decât ecuatorul și acest lucru este suficient pentru a conduce fluxuri de aproximativ 70 de kilometri pe oră pe o mare parte a soarelui. Procesul este oarecum asemănătoare cu conducerea cicloanelor”, spune omul de știință al MPS, Dr. Robert Cameron.

Sondarea fizicii din interiorul adânc al soarelui este dificilă. Acest studiu este important deoarece arată că oscilațiile de lungă durată ale soarelui nu sunt doar sonde utile ale interiorului solar, dar joacă un rol activ în modul în care funcționează soarele. Lucrările viitoare vor avea ca scop o mai bună înțelegere a rolului acestor oscilații și a potențialului lor de diagnostic.

(Fluierul)