Rezolvarea misterului supra-încălzirii Soarelui cu Proba Solară Parker

0

Acesta este unul dintre cele mai vechi și mari mistere legate de Soarele nostru – de ce este atmosfera sa exterioară mai fierbinte decât suprafața?

Cercetători de la University of Michigan cred că au descoperit răspunsul și speră să demonstreze acest lucru cu ajutorul Parker Solar Probe al NASA.

În mai puțin de doi ani, sonda spațială va fi prima navetă construită de om care va intra în zona din jurul Soarelui, acolo unde încălzirea arată în mod fundamental altfel decât a fost văzută din spațiu. Acest lucru va permite testarea teoriei prin care încălzirea se datorează undelor magnetice ce călătoresc înainte-înapoi în această zonă.

Rezolvarea acestui mister va permite oamenilor de știință să înțeleagă și să prezică mai bine vremea solară, ce poate fi o adevărată amenințare pentru sistemul de electricitate de pe Pământ. Pasul unu este să determine de unde începe încălzirea în atmosfera exterioară a Soarelui și unde se termină – un puzzle care nu are nevoie de teorie.

„Chiar dacă fizica este în spatele acestei supra-încălziri, tot este un mister la care ne tot uităm de peste 500 de ani”, spune Justin Kasper, profesor de climă și științe spațiale și investigatorul principal din misiunea Parker. ”În doar doi ani, Parker Solar Probe ne va oferi răspunsul”.

Teoria U-M și modul în care echipa va folosi sonda Parker pentru a o testa, sunt prezentate într-o lucrare publicată în 4 iunie în revista The Astrophysical Journal Letters.

În această ”zonă de încălzire preferențială” de deasupra suprafeței Soarelui, temperaturile cresc puternic. Mai ciudat decât acest fenomen este faptul că elemente individuale sunt încălzite la temperaturi diferite, sau preferențial. Unii ioni mai grei sunt supra-încălziți până ajung de zece ori mai fierbinți decât hidrogenul care este peste tot în această zonă – mai fierbinte decât miezul Soarelui.

Asemenea temperaturi ridicate crează o umflare a atmosferei solare de mai multe ori diametrul Soarelui și sunt motivul pentru care vedem coroana extinsă a Soarelui în timpul eclipselor. În acest sens, Kasper spune că misterul încălzirii coroanei Soarelui a fost vizibilă pentru astronomi de mai bine de jumătate de mileniu, chiar dacă temperaturile nu au fost apreciate decât undeva secolul trecut.

Aceiași zonă prezintă și ”unde Alfvén” hidro-magnetice care mișcă înainte și înapoi între exteriorul atmosferei și suprafața Soarelui. La marginea exterioară, numită punctul Alfvén, vântul solar se mișcă mai repede decât viteza Alfvén, iar undele nu mai pot călători înapoi către Soare.

„Când te afli sub punctul Alfvén, ești într-o supă de unde”, spune Kasper. ”Particulele încărcate electromagnetic sunt deflectate și accelerate de undele care vin din toate direcțiile”.

Încercând să estimeze cât de departe de suprafața Soarelui se oprește încălzirea preferențială, echipa U-M examinează decenii de observații ale vântului solar făcute de sonda Wind a NASA.

Cercetătorii au căutat să vadă la ce temperatură crescută a heliului, în apropierea suprafeței Soarelui, acesta este aruncat de coliziunile dintre ionii din vântul solar ce călătorește spre Pământ. Observând cum scade temperatura heliului a permis măsurarea distanței până la zona exterioară a atmosferei.

„Folosim toate datele și folosim un cronometru pentru a ne da seama cât timp a trecut de când vântul a fost supra-încălzit”, spune Kasper. ”Pentru că știm viteza vântului, putem converti informația în distanță”.

Calculele au dat ca rezultat pentru zona supra-încălzită o arie undeva între de la 10 la 50 de raze solare de la suprafața Soarelui. A fost imposibilă o determinare mai exactă pentru că valorile au putut fi doar ghicite.

Inițial, Kasper nu s-a gândit să compare estimarea făcută pentru locația zonei cu punctul Alfvén, însă a vrut să știe dacă era vreo locație fizică importantă în spațiul ce produce limita exterioară.

După ce s-a observat că punctul Alfvén și alte zone se expandează și se contractă în conformitate cu activitatea solară, Kasper și co-autorul studiului Kristopher Klein, un fost post-doctorand U-M și membru al University of Arizona, au refăcut analiza uitându-se la schimbările ce au loc an de an mai degrabă decât să ia în considerare întreaga misiune Wind.

„Spre surprinderea mea, limita exterioară a zonei de încălzire preferențială și punctul Alfvén s-au mutat în tandem într-o maniera complet predictibilă în ciuda calculelor independente”, a declarat Kasper. ”Dacă le suprapui, ele au aceiași mișcare de-a lungul timpului”.

Așadar marchează punctul Alfvén zona exterioară a zonei încălzite? Și ce anume se schimbă sub punctul Alfvén care supra-încălzește ionii grei? Ar trebui să aflăm în următorii ani. Parker Solar Probe a decolat în august 2018 și a avut prima sa întâlnire cu Soarele în noiembrie 2018 – ajungând mai aproape de Soare decât orice alt obiect construit de mâna omului.

În anii care vin, sonda Parker se va apropia tot mai mult, până când va trece de punctul Alfvén. În lucrarea lor, Kasper și Klein au prezis că ar trebui să intre în zona de încălzire preferențială undeva în 2021 pentru că limita exterioară se extinde odată cu activitatea solară. NASA va avea informații directe de la sursă pentru a putea răspunde la toate întrebările care așteaptă de atât de mult timp un răspuns.

„Cu ajutorul Parker Solar Probe vom putea determina prin măsurători locale ce procese conduc la accelerarea vântului solar și la încălzirea preferențială anumitor elemente”, a declarat Klein. ”Predicțiile din lucrare sugerează că aceste procese acționează sub punctul Alfvén, o regiune aproape de suprafața Soarelui pe care nicio navetă spațială nu a vizitat-o până acum, ceea ce înseamnă că acolo nu s-au făcut măsurători directe ale încălzirilor preferențiale”.

Kasper este principalul om de știință ce se ocupă de the Solar Wind Electrons Alphas and Protons Investigation de pe Parker Solar Probe. Senzorii SWEAP cercetează vântul solar și particulele coronare de la fiecare întâlnire cu acestea pentru a măsura viteza, temperatura și densitatea, pentru a dezlega misterul încălzirii.

Cercetarea este finanțată de Wind Mission al NASA.

Sursa articolului: Materiale oferite de University of Michigan. Notă: Coninutul poate fi editat ca lungime și stil.

sursa: https://www.sciencedaily.com/releases/2019/06/190604162532.htmAflă cum să scapi de oboseală și să-ți crești nivelul de vitalitate

Share.

About Author

Razvan este arhitect, ca si formare, un spirit-ghid, ca si chemare.

Leave A Reply

Citește articolul precedent:
Fizicienii ”teleportează” operații logice între ioni separați

Fizicieni de la the National Institute of Standards and Technology (NIST) au teleportat doi ioni separați (atomi încărcați electric), arătând...

Închide