Korona cilpas, elegantās un košās struktūras, kas vijas cauri Saules virsmai un Saules atmosfērā, ir galvenās, lai saprastu, kāpēc korona ir tik karsta. Jā, tā ir saule, un jā, tā ir karsta, bet atmosfēra ir tāda arī karsts. Mīkla par to, kāpēc saules korona ir karstāka nekā saules fotofēra, kopš divdesmitā gadsimta vidus ir aizrāvusi saules fiziķu darbu, taču ar modernu observatoriju un modernu teorētisko modeļu palīdzību mums tagad ir diezgan laba ideja, kas to izraisa. Tātad problēma ir atrisināta? Ne īsti…
Kāpēc tad saules fiziķi tik ļoti interesējas par saules koronu? Lai atbildētu uz šo jautājumu, es izveidošu fragmentu no mana pirmā kosmosa žurnāla raksta:
…koronālo daļiņu mērījumi mums saka, ka Saules atmosfēra faktiski ir karstāka nekā Saules virsma. Tradicionālā domāšana liek domāt, ka tas ir nepareizi; tiktu pārkāpti visādi fiziski likumi. Gaiss ap spuldzi nav karstāks par pašu spuldzi. Objekta siltums samazināsies, jo tālāk mērīsit temperatūru (tas acīmredzami ir). Ja jums ir auksti, jūs nekustāties no uguns, jūs tam tuvāk! - no “Hinode atklāj Sun's Hidden Sparkle”, Space Magazine, 2007. gada 21. decembris
Tā ir ne tikai akadēmiska zinātkāre. Laika apstākļi kosmosā rodas no zemākās saules koronas; koronālās sildīšanas mehānismu izpratnei ir plaša ietekme uz enerģētisko (un kaitīgo) saules uzliesmojumu prognozēšanu un starpplanētu apstākļu prognozēšanu.
Tātad, koronālās sildīšanas problēma ir interesants jautājums, un saules fiziķi ir karsti, meklējot atbildes uz jautājumu, kāpēc koronā ir tik karsts. Šīs parādības centrā ir magnētiskās koronālās cilpas; tie atrodas Saules atmosfēras pamatnē un piedzīvo nelielu karsēšanu ar temperatūras gradientu no desmitiem tūkstošu Kelvina (hromosfērā) līdz desmitiem miljonu Kelvina (koronā) ļoti nelielā attālumā. Temperatūras gradients ietekmē plānu pārejas reģionu (TR), kura biezums atšķiras, bet vietām tas var būt tikai dažu simtu kilometru biezs.
Šīs spilgtās karstās saules plazmas cilpas var būt viegli pamanāmas, taču starp korona novērojumu un koronālās teorijas ir daudz neatbilstību. Mehānisms (-i), kas atbildīgs (-i) par cilpu sildīšanu, ir izrādījies grūti nospraužams, jo īpaši, mēģinot izprast “vidējās temperatūras” (t.sk. “siltu”) koronālo cilpu dinamiku ar plazmu, kas uzsildīta līdz aptuveni vienam miljonam kelvinu. Mēs tuvojamies šīs mīklas risināšanai, kas palīdzēs kosmosa laika prognozes no Saules līdz Zemei, bet mums ir jāizstrādā iemesls, kāpēc teorija nav tāda pati kā tā, ko mēs redzam.
Saules fiziķi par šo tēmu kādu laiku ir sadalījušies. Vai koronālās cilpas plazma tiek uzkarsēta ar periodiskiem magnētiskās atkārtotas savienošanas gadījumiem visā koronālās cilpas garumā? Vai arī tos ļoti zema koronā silda kāda cita pastāvīga apkure? Vai arī tas ir mazliet par abiem?
Es faktiski četrus gadus pavadīju cīkstējoties par šo jautājumu, strādājot ar Saules grupu Velsas universitātē Aberistvītā, bet es biju “vienmērīgas sildīšanas” pusē. Apsverot pastāvīgas koronālas sildīšanas mehānismus, ir vairākas iespējas, mana konkrētā izpētes joma bija Alfvinas viļņu veidošanās un viļņu-daļiņu mijiedarbība (bezkaunīga pašreklāma… mana 2006. gada disertācija: Mierīgas koronālās cilpas, kuras silda turbulence, tikai gadījumā, ja jums priekšā ir brīva, drēga nedēļas nogale).
Džeimss Klimčuks no Goddard kosmisko lidojumu centra Saules fizikas laboratorijas Grīnbeltā, Md., Pauž atšķirīgu viedokli un dod priekšroku nanokrāsai, impulsīvam sildīšanas mehānismam, taču viņš ļoti labi apzinās, ka var tikt izmantoti citi faktori:
“Pēdējos gados ir kļuvis skaidrs, ka koronālā karsēšana ir ļoti dinamisks process, taču ievērojamas grēmas avots ir neatbilstības starp novērojumiem un teorētiskajiem modeļiem. Tagad mēs esam atklājuši divus iespējamos šīs dilemmas risinājumus: enerģija tiek impulsīvi atbrīvota ar pareizo daļiņu paātrinājuma un tiešās sildīšanas sajaukumu, vai arī enerģija tiek atbrīvota pakāpeniski ļoti tuvu saules virsmai.”- Džeimss Klimčuks
Tiek prognozēts, ka nanoklāņi uztur siltas korona cilpas pie diezgan stabila 1 miljona Kelvina līmeņa. Mēs zinām, ka cilpas ir šī temperatūra, jo tās izstaro starojumu galējā ultravioletā (EUV) viļņa garumā, un ir uzbūvēta vai nosūtīta kosmosā virkne observatoriju ar instrumentiem, kas ir jutīgi pret šo viļņa garumu. Kosmosā bāzēti instrumenti, piemēram, EUV attēlveidošanas teleskops (EIT; atrodas uz NASA / ESA) Saules un Heliosfēras observatorija), NASA Pārejas reģions un Coronal Explorer (TRACE) un nesen darbojošos japāņu valodu Hinode misijai ir bijuši visi panākumi, taču pēc korporācijas atklāšanas notika daudz koronālo cilpu izrāvienu TRACE Nanoflāzes ir ļoti grūti tieši novērot, jo tās notiek tik mazos telpiskos mērogos, ka tās nevar atrisināt ar pašreizējiem instrumentiem. Tomēr mēs esam tuvu, un ir redzama koronālu liecību liecība par šiem enerģētiskajiem notikumiem.
“Nanokrāsas var atbrīvot savu enerģiju dažādos veidos, ieskaitot daļiņu paātrinājumu, un mēs tagad saprotam, ka pareizais daļiņu paātrinājuma un tiešās sildīšanas sajaukums ir viens no veidiem, kā izskaidrot novērojumus.”- Klimčuks.
Lēnām, bet pārliecinoši, teorētiskie modeļi un novērojumi tuvojas, un šķiet, ka pēc 60 gadu izmēģinājumiem saules fiziķi ir tuvu izpratnei par sildīšanas mehānismiem aiz koronas. Aplūkojot to, kā nanosvītras un citi sildīšanas mehānismi var ietekmēt viens otru, ļoti iespējams, ka tiek spēlēts vairāk nekā viens korona sildīšanas mehānisms…
Malā: Neskatoties uz to, nanoflijas parādīsies jebkurā augstumā gar koronālo cilpu. Lai gan tos var saukt nanoflares, pēc Zemes standartiem, tie ir milzīgi sprādzieni. Nanokrāsas izdala enerģiju 1024-1026 erg (tas ir 1017-1019 Džouls). Tas ir aptuveni 1600 līdz 160 000 Hirosimas lieluma atombumbu ekvivalents (ar sprādzienbīstamo enerģiju 15 kilotonnas), tāpēc nekas nano par šiem koronālajiem sprādzieniem! Bet, salīdzinot ar standarta rentgenstaru signālugunis, Saule laiku pa laikam ģenerē ar kopējo enerģiju 6 × 1025 Džoulos (vairāk nekā 100 miljardi atombumbu), jūs varat redzēt, kā nanosignālraķetes iegūst savu vārdu ...
Oriģinālais avots: NASA
