Kas ir jautrāk nekā kaut kas, kas slikti uzvedas? Runājot par saules dinamiku, mēs zinām daudz, bet ir daudzas lietas, kuras mēs vēl nesaprotam. Piemēram, kad ar Saules uzliesmojumu, kas piepildīts ar daļiņām, izplūst no Saules, tā magnētiskā lauka līnijas var izdarīt diezgan negaidītas lietas - piemēram, sadalīties un pēc tam ātri atjaunot savienojumu. Saskaņā ar plūsmas sasalšanas teorēmu šīm magnētiskajām līnijām vajadzētu vienkārši “aizplūst prom ar soli” ar daļiņām. Viņiem vajadzētu palikt neskartiem, bet viņi to nedara. Tas nav tikai vienkāršs noteikums, kuru viņi pārkāpj ... tas ir fizikas likums.
Kas to var izskaidrot? Laikrakstā, kas publicēts 23. maija izdevumā “Daba”, starpdisciplinārā pētījumu grupa, kuru vadīja Džona Hopkinsa matemātiskais fiziķis, iespējams, ir vienkārši atradusi ticamu skaidrojumu. Pēc grupas domām, pamatā esošais faktors ir turbulence - “tāda paša veida vardarbīgi traucējumi, kas var sagraut pasažieru strūklu, kad tas rodas atmosfērā” - vai tas, kuru jūsu brālis atstāj aizmugurē pēc tam, kad viņš ir ēdis ceptas pupiņas. Izmantojot labi organizētu un loģiski konstruētu datoru modelēšanas paņēmienu, pētnieki spēja simulēt to, kas notiek, kad magnētiskā lauka līnijas sastopas ar turbulenci saules uzliesmojumā. Bruņojušies ar šo informāciju, viņi pēc tam varēja paust savu viedokli.
"Fluksa sasalšanas teorēma bieži lietas izskaidro skaisti," sacīja Lietišķās matemātikas katedras un statistikas profesors Gregorijs Ejinks, kurš bija pētījuma "Daba" galvenais autors. “Bet citos gadījumos tas nožēlojami neizdodas. Mēs gribējām noskaidrot, kāpēc notiek šī kļūme. ”
Kāda ir plūsmas sasalšanas teorēma? Varbūt jūs esat dzirdējuši par Hannes Alfvén. Viņš bija zviedru elektrotehniķis, plazmas fiziķis un 1970. gada Nobela prēmijas fizikā laureāts par darbu pie magnetohidrodinamikas (MHD). Viņš ir atbildīgs par izskaidrošanu tam, ko mēs tagad pazīstam kā Alfvena viļņus - jonu un plazmas zemfrekvences pārvietošanās svārstības. Nu, pirms apmēram 70 gadiem, viņš nāca klajā ar domu, ka magnētiskās spēka līnijas kuģo pa lokomotīvju šķidrumu, kas ir līdzīgs pavediena fragmentiem, kas plūst gar straumi. Viņiem jābūt neiespējamiem izlauzties un pēc tam atkal pievienoties. Tomēr saules fiziķi ir atklājuši, ka tas tikai nav gadījums, kad runa ir par darbību īpaši vardarbīgā saules uzliesmojuma laikā. Savos novērojumos viņi ir noteikuši, ka magnētiskā lauka līnijas šajos signālraķetos var izstiepties līdz lūzuma vietai un pēc tam atjaunot savienojumu pārsteidzoši ātrā laika posmā - tikai 15 minūtēs. Kad tas notiek, tas izstaro lielu enerģijas daudzumu, kas, savukārt, dod signālu signālam.
"Bet mūsdienu plazmas fizikas plūsmas sasalšanas princips nozīmē, ka šim procesam saules koronā vajadzētu aizņemt miljonu gadu!" Eyink animēti paziņo. "Liela astrofizikas problēma ir tā, ka neviens nevarēja izskaidrot, kāpēc dažos gadījumos notiek plūsmas sasaldēšana, bet citos ne."
Protams, vienmēr ir bijušas spekulācijas, ka mīklainās uzvedības pamatcēloņi varētu būt turbulences. Laiks izmeklēšanai? Jūs derējat. Pēc tam Eyink apvienoja spēkus un prātus ar citiem astrofizikas, mašīnbūves, datu pārvaldības un datorzinātnes ekspertiem, kas atradās Džona Hopkinsa un citās institūcijās. "Pēc nepieciešamības tas bija ļoti sadarbības darbs," sacīja Ejinks. “Visi ieguldīja savu pieredzi. Neviens cilvēks to nevarēja paveikt. ”
Nākamais solis bija datorizētas simulācijas izveidošana - simulācija, kas varētu dublēt saules uzliesmojuma aktivitātes līmeni plazmā un visas nianses, kuras uzlādētās daļiņas izjūt dažādos apstākļos. “Mūsu atbilde bija ļoti pārsteidzoša,” sacīja Ejinks. “Magnētiskās plūsmas sasalšana vairs neatbilst patiesībai, kad plazma kļūst turbulenta. Lielākā daļa fiziķu uzskatīja, ka plūsmas sasalšanai būs vēl lielāka loma, jo plazma kļūs vadītspējīgāka un turbulentāka, taču faktiski tā pilnībā sadalās. Vēl lielāku pārsteigumu mēs atklājām, ka magnētiskā lauka līniju kustība kļūst pilnīgi nejauša. Es nedomāju “haotisku”, bet drīzāk tik neparedzamu kā kvantu mehāniku. Tā vietā, lai plūst sakārtotā, deterministiskā veidā, magnētiskā lauka līnijas tā vietā izkliedējas kā dūkojošs dūmu slānis. ”
Protams, citi saules eksperti uzskata, ka var būt alternatīvas atbildes uz šo likumu pārkāpjošo darbību saules uzliesmojumu gadījumā, bet, kā saka Eyink, “es domāju, ka mēs esam paveikuši diezgan pārliecinošu gadījumu, ka turbulence vien var izraisīt lauka līnijas pārrāvumu”.
Pats aizraujošākais ir komandas locekļu kopīgais darbs no tik plaši daudzveidīgajām disciplīnām. Tas bija grupas centieni, kas palīdzēja Eyink nākt klajā ar šo jauno teoriju par saules uzliesmojuma mīklu. "Mēs izmantojām revolucionāras jaunas datu bāzu metodes, piemēram, tādas, kuras tika izmantotas Sloan Digital Sky Survey, apvienojumā ar augstas veiktspējas skaitļošanas metodēm un oriģinālām matemātiskām izstrādēm," viņš teica. "Darbam bija nepieciešama perfekta fizikas, matemātikas un datorzinātnes laulība, lai izstrādātu pilnīgi jaunu pieeju pētījumu veikšanai ar ļoti lielām datu kopām."
Noslēgumā Ejinks atzīmēja, ka šāda veida pētnieciskais darbs var ļoti labi dot mums labāku izpratni par saules uzliesmojumiem un koronālo masu izmešanu. Kā mēs zinām, šāda veida bīstamie “kosmosa laika apstākļi” var kaitēt astronautiem, izjaukt sakaru satelītus un pat būt atbildīgiem par Zemes elektrotīklu slēgšanu. Un jūs zināt, ko tas nozīmē ... nav satelīta TV un nav spēka to skatīties. Bet tas ir O.K.
“Es nepalieku vēlu. Man vienalga iet. Es esmu mājās apmēram astoņus… Tikai es un mans radio. Vienīgi nepareizi rīkojieties .. Esiet pārliecināts, ka mīlu jūs. ”
Oriģināls stāsta avots: Džona Hopkinsa universitātes jaunumu izlaidums.
