אם אתה מבשל על כיריים, המזון מתחמם מהר יותר כשהוא קרוב יותר ללהבה. אבל בהתרסה לכאורה מהתרמודינמיקה זה לא עובד כשמדברים על השמש. בעוד משטח השמש הוא בערך 10, 000 מעלות פרנהייט, האווירה יכולה לפגוע ב -9 מיליון מעלות בשטחו החיצוני, המכונה קורונה, ומדענים שאלו "מה קורה בזה?" למשך עשרות שנים.
תוכן קשור
- מדוע השמש כל כך שקטה כל כך
- תמונה של השבוע - ברזל בקורונה של השמש
כעת צוות באקול פוליטכניק בצרפת חושב שיש להם לפחות חלק מהתשובה. בעזרת דגמי מחשב חדשים הם חושבים כי המקור האולטימטיבי לחום הצורב של הקורונה הוא "יער המנגרובים" של מגנטיות שנמצא ממש מתחת לפני השטח שאנו רואים, המכונה הפוטוספרה.
"כולם יודעים שהאנרגיה מגיעה מלמטה, ואנחנו יודעים שהיא הרבה אנרגיה", אומר מנהיג המחקר טהר אמרי. השאלה הייתה מה יוצר אנרגיה זו ואיך היא עוברת מהשטח אל הקורונה. כאן נכנס הדגם החדש, שתואר השבוע ב"טבע ".
השמש מורכבת ברובה מפלסמה, גז חם העשוי אטומים שהורידו את האלקטרונים שלהם ויוצר מטען. כאשר סוג כזה של גז מסתובב, הוא פועל כמו גנרטור חשמלי, או דינמו. בדגם החדש, פלזמת השמש יוצרת דינמואים אלה בזמן שהיא מסתובבת ומתנדנדת. הדינמואים מייצרים בתורם שדות מגנטיים, שיכולים לאגור אנרגיה. כל זה מתרחש בקילומטרים העליונים של השמש - חלק קטן מהרדיוס שלו 432, 000 מייל. הדינמואים לא נמשכים זמן רב, כשמונה דקות בממוצע, אך די בכך שהם יכולים לפעמים להזין מבנים גדולים יותר.
כאשר השדות המגנטיים שנוצרו מתפתלים, מסתובבים וחוצים זה את זה, הם יכולים לשחרר את האנרגיה שלהם בתופעה שנקראת חיבור מחדש. הניחו שני שדות או יותר זה ליד זה, והקטבים של אותם שדות מנסים ליצור קווי שדה מגנטיים חדשים עם שכניהם הקרובים, ומסדרים מחדש את צורות השדות בתהליך. אנרגיה עודפת מגורשת אז כחום, גלים אלקטרומגנטיים או אנרגיה קינטית, וזה בתורו נשאב לכרומוספרה, השכבה המשתרעת על פני 1, 200 מיילים מהפוטוספרה לאזור שמעבר לקורונה.
על פי המודל, זרוק האנרגיה מתדלק מהתפרצויות של פלזמה לכרומוספרה, מה שהופך את הגלים לדומים לגלי קול העוברים באוויר. אלה נקראים גלי אלפוון, על שם הפיזיקאי האנס אלפוון, שהציע לראשונה את קיומם בשנות הארבעים. האנרגיה של גלי Alffén מתפוגגת בקורונה, שאחר כך מתחממת מספיק כדי להגיע למיליוני מעלות שאנו רואים.
דגם של השדה המגנטי המורכב הנבט מעל פני השמש מדגיש את הדמיון לשורשים וענפי עצי המנגרוב. (טהר אמרי / Centre de physique théorique. CNRS-Ecole Polytechnique.FRANCE) אמרי משווה את כל המערכת ליער מנגרובים. בתחתית השורשים, המתאגדים זה לזה ויוצרים את גזעי העצים. בחלק העליון של העצים נמצא המקום בו מופקדת האנרגיה. הוא ציין שכדי לקבל את סוג החימום הכלילי שאנו רואים, אתה צריך כ -4, 500 וואט למ"ר מהשטח, וזה מה שהדגם שלו מייצר.
לפי שעה העבודה היא רק הדמיית מחשב, ואין עדיין דרך ישירה להתבונן במתרחש, אומר אמרי. עם זאת, תצפיות עקיפות קיימות על השמש הופכות את המודל שלו לסביר. לדוגמה, נראה כי הטמפרטורה הכלילית לא משתנה רבות עם מחזור כתם השמש בן 11 השנים. "כתמי שמש רגישים למחזור - שדה מגנטי זה לא, " אומר אמרי. כתמי שמש הינם הפרעות מגנטיות המושרשות עמוק יותר בשמש, כך שאם שתי התופעות אינן קשורות, הדבר יתמוך במודל של אמרי של נהג רדוד יחסית לחימום העטרה.
גורם נוסף הוא גילוי טורנדו סולארי, המראים כי תופעות מסוימות יכולות להעביר אנרגיה מהשטח אל הכרומוספרה והקורונה, ובכך מחזקות את הדגם. בנוסף, תצפיות על פני השמש מראות כי הקווים הספקטראליים של אלמנטים מסוימים מפוצלים לשני מרכיבים או יותר, וזה קורה אם יש שדה מגנטי מקומי חזק כמו זה שהדגם מתאר.
בשנה שעברה הציע ג'ף ברוסיוס, פיזיקאי סולארי במרכז טיסת החלל גודארד בנאס"א בגרינבלט, מרילנד, כי התלקחויות זעירות המכונות ננופלארים היו אחראיות לחימום העטרה. ננופלארים נגרמים על ידי שדות מגנטיים ענקיים העוברים דרך הקורונה. קווי השדה המגנטי לפעמים חוצים ויוצרים יריעות זרם שמשחררות אנרגיה כחום.
בעוד ששתי הגרסאות שונות זו מזו בסגולותיהן, הן אינן בהכרח סותרות. "המנגנון של הננופלארס הוא שאלה פתוחה", אומר ג'ים קלימצ'וק, אסטרופיזיקאי מחקרי בגודארד שלא היה מעורב בשני המחקרים. "זה יכול להיות כרוך בחיבור מחדש של שדות מגנטיים בקורונה (אותו תהליך שיוצר את התפרצויות המיני של אמרי מתחת לפני השטח הסולארי וגורם להם להפקיד את מרבית האנרגיה שלהם בכרומוספרה), או שזה יכול להיות כרוך בפיזור הגלים שהם הושק לקורונה מלמטה. אני בטוח ששני הדברים קורים. זו רק שאלה של פרופורציה. "
לדברי קלימצ'וק, המודל החדש הוא צעד חשוב להבנת תעלומת השמש המרעיפה הזו. "למיטב ידיעתי, [הדינמונים המייצרים התפרצויות בכרומוספרה] לא נראו בהדמיות אחרות, כך שיהיה חשוב לבדוק את פרטי ההתנהגות הזו ולוודא שהיא נכונה", הוא אומר. "בעיית החימום הכרומוספרי והכלילית לא נפתרת, אך תוצאות אלה עשויות לספק רמזים חשובים לגבי הדרך קדימה."
הערת העורכת: מאמר זה עודכן כדי להבהיר כי דינמונים נראו בעבר במודלים סולאריים.
