_ De ce coroana solară este mult mai fierbinte decât suprafața soarelui

Într-un nou studiu publicat în The Astrophysical Journal, un cercetător de la Universitatea din Alabama din Huntsville (UAH), o parte a sistemului Universității din Alabama, explorează aspecte ale unui fenomen numit unde cinetice Alfvén (KAW) pentru a oferi perspective proaspete asupra unui mister vechi de heliofizică.

Syed Ayaz, asistent de cercetare absolvent la Centrul UAH pentru Cercetare Aeronomică și Plasmă Spațială (CSPAR) , a examinat rolul potențial esențial al KAW-urilor în încălzirea coroanei solare, ducând știința cu un pas mai aproape de rezolvarea puzzle-ului de ce corona este de multe ori mai fierbinte decât suprafața soarelui în sine.

„De zeci de ani, Undele Alfvén s-au dovedit a fi cei mai buni candidați pentru transportul energiei dintr-un loc în altul", spune Ayaz, subliniind rolul potențial al KAW-urilor în generarea căldurii coronale.

"Această lucrare utilizează o abordare nouă a modelării. particule energetice din plasmele spațiale, așa cum au observat sateliții precum Viking și Freja, pentru a răspunde la modul în care energia electromagnetică a undelor, interacționând cu particulele, se transformă în căldură în timpul procesului de amortizare pe măsură ce undele se deplasează prin spațiu.

„Investigația noastră explorează câmpurile electromagnetice perturbate, vectorul fluxului Poynting și rata de livrare a energiei KAW în atmosfera solară.”

Corona sau atmosfera solară este o regiune enigmatică care înconjoară steaua noastră natală, care se extinde departe. dincolo de discul vizibil al soarelui, întinzându-se la aproximativ 8 milioane de kilometri deasupra suprafeței soarelui. Cu toate acestea, corona este caracterizată și de temperaturi extraordinar de ridicate, un mister care i-a captivat pe astrofizicieni de aproape șaptezeci de ani.

„Syed este unul dintre studenții noștri remarcabili care abia își începe cariera de cercetare”, spune Dr. Gary Zank, director CSPAR și președintele Aerojet Rocketdyne al Departamentului de Științe Spațiale UAH. „Interesul său constant pentru undele Alfvén, început în timp ce era student în Pakistan, când lucra cu mentorul său, dr. Imran A. Kahn, a dus acum la investigarea acestor unde la scară foarte mică, așa-numita scară cinetică dintr-o plasmă. .

„Lucrarea sa oferă perspective importante asupra problemei critice a modului în care energia dintr-un câmp magnetic este transformată pentru a încălzi o plasmă care cuprinde particule încărcate precum protoni și electroni. Unul dintre motivele pentru care munca lui Syed este importantă este că încă nu înțelegem de ce atmosfera soarelui este mai mare de 1 milion de grade, în comparație cu suprafața soarelui, care este relativ rece 6.500 de grade."

Undele cinetice Alfvén – abundente în universul plasmatic – sunt oscilații ale ionilor și ale câmpului magnetic în timp ce se deplasează prin plasma solară. Undele sunt formate prin mișcări în fotosferă, învelișul exterior al soarelui care radiază lumină vizibilă.

„Ne-am concentrat pe încălzirea și schimbul de energie facilitat de KAW”, notează cercetătorul. „Motivul interesului mare” în aceste valuri rezidă în capacitatea lor de a transporta energie. Datele observaționale de la numeroase nave spațiale și investigațiile teoretice au demonstrat în mod constant că KAW-urile se disipă și contribuie la încălzirea coronală solară în timpul propagării lor în spațiu.”

Datorită acestor proprietăți unice, undele oferă un mecanism critic pentru transferul de energie, important pentru înțelegerea schimbului de energie dintre câmpurile electromagnetice și particulele de plasmă.

„KAW-urile funcționează la scari cinetice mici și sunt capabile să suporte fluctuații paralele ale câmpului electric și magnetic, permițând un transfer de energie între câmpul de undă și particulele de plasmă printr-un fenomen numit interacțiuni Landau”, spune Ayaz.

p>

„Prezenta lucrare a folosit și explorează mecanismul de amortizare Landau, care apare atunci când particulele care se mișcă paralel cu o undă au viteze comparabile cu viteza de fază a undei.”

Amortizarea Landau este o scădere exponențială, deoarece o funcție de timp a unor anumite unde din plasmă. „Atunci când particulele interacționează cu valul, ele primesc/pierd energie – un termen numit „condiție rezonantă”,” spune Ayaz.

„Acest lucru poate duce la unda fie să-și livreze energie către particule, fie să câștige energie. din ele, determinând umezirea sau creșterea particulelor. Cercetările noastre constată că KAW-urile se disipă rapid, transferându-și complet energia particulelor de plasmă sub formă de încălzire. Acest transfer de energie accelerează particulele pe distanțe spațiale mai lungi, influențând semnificativ dinamica plasma."

Perspectivele analitice obținute din acest studiu vor găsi aplicații practice în înțelegerea fenomenelor din atmosfera solară, în special aruncând lumină asupra rolului semnificativ jucat de particulele non-termice în procesele de încălzire.

(Fluierul)