|
Роль плазменных волн в загадочном нагреве солнечной короны
|
|
|
|
В нашем солнце есть глубокая тайна. В то время как температура поверхности Солнца составляет около 10 000 градусов по Фаренгейту, его внешняя атмосфера, известная как солнечная корона, имеет температуру около 2 миллионов градусов по Фаренгейту, что примерно в 200 раз горячее.
|
|
|
|
Это повышение температуры вдали от солнца вызывает недоумение и остается неразгаданной тайной с 1939 года, когда впервые была выявлена высокая температура короны. В последующие десятилетия ученые пытались определить механизм, который мог бы вызвать это неожиданное нагревание, но пока им это не удалось.
|
|
|
|
Теперь команда, возглавляемая Саяком Боузом, исследователем из Принстонской лаборатории физики плазмы Министерства энергетики США (DOE), добилась значительного прогресса в понимании механизма, лежащего в основе нагрева. Их недавние результаты показывают, что отраженные плазменные волны могут вызывать нагрев корональных дыр, которые представляют собой области солнечной короны с низкой плотностью, с открытыми линиями магнитного поля, простирающимися в межпланетное пространство. Эти результаты представляют собой значительный прогресс в решении одной из самых загадочных проблем, связанных с нашей ближайшей звездой.
|
|
|
|
|
|
|
"Ученые знали, что корональные дыры имеют высокие температуры, но основной механизм, ответственный за нагрев, до конца не изучен", - сказал Боуз, ведущий автор статьи, опубликовавшей результаты в Astrophysical Journal. "Наши результаты показывают, что отражение плазменных волн может выполнять эту работу. Это первый лабораторный эксперимент, демонстрирующий, что альфвеновские волны отражаются в условиях, характерных для корональных дыр".
|
|
|
|
Впервые предсказанные шведским физиком и лауреатом Нобелевской премии Ханнесом Альфвеном волны, носящие его имя, напоминают колебания гитарных струн, за исключением того, что в данном случае плазменные волны вызваны колебаниями магнитных полей.
|
|
|
|
Боуз и другие члены команды использовали 20-метровый плазменный столб Большого плазменного устройства (LAPD) Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) для возбуждения альфвеновских волн в условиях, имитирующих те, которые возникают вокруг корональных дыр.
|
|
|
|
Эксперимент продемонстрировал, что когда альфвеновские волны сталкиваются с областями с различной плотностью плазмы и напряженностью магнитного поля, как это происходит в солнечной атмосфере вокруг корональных дыр, они могут отражаться и распространяться обратно к своему источнику. Столкновение движущихся наружу и отраженных волн вызывает турбулентность, которая, в свою очередь, вызывает нагрев.
|
|
|
|
"Физики давно выдвигали гипотезу о том, что отражение альфвеновской волны может помочь объяснить нагрев корональных дыр, но это было невозможно ни проверить в лаборатории, ни измерить непосредственно", - сказал Джейсон Тенбарж, приглашенный научный сотрудник PPPL, который также внес свой вклад в исследование.
|
|
|
|
"Эта работа обеспечивает первое экспериментальное подтверждение того, что отражение альфвеновской волны не только возможно, но и что количество отраженной энергии достаточно для нагрева корональных дыр".
|
|
|
|
Наряду с проведением лабораторных экспериментов, команда провела компьютерное моделирование экспериментов, которое подтвердило отражение альфвеновских волн в условиях, сходных с корональными дырами.
|
|
|
|
"Мы регулярно проводим многочисленные проверки, чтобы гарантировать точность результатов наших наблюдений, - сказал Боуз, - и одним из таких шагов было проведение моделирования. Физика отражения альфвеновских волн очень увлекательна и сложна. Удивительно, насколько глубокие лабораторные эксперименты и моделирование в области фундаментальной физики могут значительно улучшить наше понимание природных систем, таких как наше Солнце".
|
|
|
|
Источник
|
