Почему солнечная корона намного горячее поверхности Солнца
Американские ученые из Принстонской лаборатории физики плазмы опубликовали исследование, в котором рассказали, почему солнечная корона намного горячее поверхности Солнца.
Эту особенность на протяжении долгого времени изучали астрофизики по всему миру, но выяснить, почему солнечная корона имеет такую аномальную температуру, долго не удавалось.
В новом исследовании специалисты провели эксперимент, который показал, что эта особенность может возникать из-за свойств магнитных пузырьков, известных как плазмоиды. Они повышают турбулентность жидкости и в итоге влияют на то, как тепло протекает через материю.
Образование плазмоидов в удлиненных токовых слоях внутри плазмы помогает превращать большие турбулентные вихри в более мелкие вихревые структуры. Благодаря этому возникают условия, влияющие на скорость рассеивания магнитной энергии, — пояснили авторы работы.
До сих пор никто не исследовал с помощью прямого численного моделирования, как плазмоиды могут изменять турбулентный энергетический спектр в проводящей жидкости.
Ученые рассказали, что опробованный ими метод можно применять не только к солнечной короне, но и к другим астрофизическим объектам.
Напомним, что температура солнечной короны достигает 2 млн градусов Цельсия, тогда как газовая поверхность звезды нагревается всего до 5 тысяч градусов.
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
Источник
Почему корона Солнца горячее его поверхности
Группа французских астрофизиков под руководством Тахара Амари (Tahar Amari) из центра теоретической физики CNRS попыталась ответить на вопрос, почему корона Солнца во много раз горячее его поверхности, сообщает агентство Science News. Их исследование было опубликовано в журнале Nature.
Поверхность Солнца имеет температуру около 5500º. Однако на расстоянии около 10000 км от поверхности Солнца находится солнечная корона, которую мы видим как своего рода гало — ее температура достигает уже миллиона градусов. Причина такого различия в температуре между поверхностью и короной до сих пор была не ясна. Предполагалось, что это может быть как-то связано с электромагнитными волнами.
Работа Тахара Амари и его коллег показывает, что как именно это может происходить. Ученые предполагают, что над поверхностью Солнца расположено огромное количество электромагнитных структур, которые способны, подобно деревьям, отводить на расстояние тысяч километров магнитную энергию, которая формируется на поверхности Солнца. Компьютерное моделирование показало, что эти своеобразные электромагнитные заросли достигают короны, где, переплетаясь, выплескивают накопленную энергию, которая и позволяет короне нагреться до столь большой температуры. Кроме того, ученые отметили, что эти же структуры могут быть ответственны и за образование вспышек на Солнце.
Следует заметить, что гипотеза французских ученых не первая, разумеется, которая пытается объяснить, почему солнечная корона такая горячая. Например, группа американских астрофизиков недавно предположила, что за это отвечают так называемые нановспышки.
Источник
Почему солнечная корона намного горячее поверхности Солнца? Рассказывают астрофизики
Температура внешней атмосферы Солнца, так называемой «солнечной короны» — более 2 млн градусов Цельсия, тогда как газовая поверхность звезды нагревается всего до 5 тыс. градусов Цельсия. Несмотря на это, в ядре Солнца температура может доходить и до 15 млн градусов. Астрофизики журнала «EurekAlert!» попытались объяснить этот феномен.
11 августа 2018 года организация НАСА запустит один из своих амбициозных проектов — зонд Parker, который приблизится максимально близко к поверхности Солнца — 6,1 млн км, возможно, даже коснется его и не расплавится.
«Корона, через которую полетит Parker Solar Probe, имеет чрезвычайно высокую температуру, но очень низкую плотность», — объяснила инженер Сюзанна Дарлинг из НАСА.
Благодаря этому свойству теплозащитный экран, закрывающий Parker Solar Probe, будет нагреваться всего на 1 644 °C.
«Подумайте о различии между тем, как положить руку в горячую духовку или в кастрюлю с кипящей водой. В духовке ваша рука сможет выдержать гораздо более высокие температуры, поскольку там ниже плотность пространства. Аналогично этому происходит и на Солнце — корона менее плотная, поэтому космический аппарат взаимодействует с меньшим количеством частиц и не получает огромного количества тепла».
При этом человечество довольно мало знает о солнечной короне. Источниками для изучения становились только солнечные затмения, поскольку Луна блокировала самую яркую часть звезды — это позволило наблюдать за тусклой внешней атмосферой Солнца.
В 1869 году астрофизики во время полного солнечного затмения наблюдали зеленую спектральную линию. Поскольку различные элементы излучают свет на характерных для них длинах волн, ученые могут использовать спектрометры для анализа света и, соответственно, определения его состава. При этом зеленая линия, наблюдаемая с Земли в 1869 году, не соответствовала каким-либо известным элементам на Земле. Ученые тогда подумали, что обнаружили новый элемент, и назвали его корониумом.
Ученые предлагают затенить Солнце, чтобы спасти коралловые рифы
Только в середине XX века шведские физики поняли, что корониум на самом деле — не новый элемент, а железо, перегретое до такой степени, что было ионизировано 13 раз — у него осталась только половина электронов атома обычного железа. Такой процесс ионизации может случиться, только если корональные температуры составляют более 2 млн градусов по Цельсию — это в 200 раз больше, чем на поверхности.
За время открытия корональной атмосферы ученые со всего мира пытались понять ее поведение, но даже самые сложные модели и наблюдения со спутников в высоком разрешении лишь частично объясняют такое резкое нагревание. А многие теории противоречат друг другу.
Астрономы обнаружили 12 новых спутников Юпитера
Люди могут находиться только в экспансивной атмосфере Солнца, поэтому данные, которые ученые получают от анализа солнечной плазмы в околоземном пространстве, резко отличаются от информации о звезде, которую можно получить, находясь рядом с ним. За те 146 млн км, которые солнечный ветер добирается за четыре дня до Земли, он множество раз смешивается с другими частицами и теряет огромное количество своих определяющих черт.
При этом близко к короне спутник Parker будет соприкасаться только с идентичными горячими частицами. Спутник проверит две главные теории, которые объясняют корональное нагревание.
13 июля пройдет солнечное затмение суперлуной
Одна из теорий считает, что главной причиной экстремальных температур короны являются электромагнитные волны определенной частоты — волны Альвена — выходящие из глубины Солнца в корону и посылающие заряженные частицы, которые вращаются и нагревают атмосферу. Это немного похоже на то, как океанские волны ускоряют движение серферов к берегу, отмечают ученые.
Согласно другой теории, микроразрывы, называемые нанофларами, — слишком маленькие и быстрые для обнаружения, — могут нагревать корону. Эти теории пока невозможно доказать, поэтому данные со спутника НАСА могут значительно продвинуть солнечную астрофизику.
Источник
Американские астрофизики выяснили, почему солнечная корона намного горячее поверхности Солнца. Все дело в магнитных пузырьках!
Многие десятилетия астрофизики по всему миру изучали солнечную корону и ее аномальную температуру — на миллионы градусов выше поверхности Солнца. Ученые из Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL) Министерства энергетики США предположили, что эта особенность вытекает из свойств магнитных пузырьков, известных как плазмоиды. Исследование ученых опубликовано на сайте «EurekAlert!».
Астрофизики провели в лаборатории серию исследований, в рамках которых обнаружили, что образование плазмоидов в сверхпроводящей жидкости — солнечной плазмы, состоящей из свободных электронов и атомных ядер, — может повышать турбулентность жидкости. Это свойство влияет на то, как протекает тепло через материю.
Образование плазмоидов в удлиненных токовых слоях внутри плазмы помогает превращать большие турбулентные вихри в более мелкие вихревые структуры. Этот процесс создает в плазме особые условия, которые влияют на скорость, с которой магнитная энергия рассеивается на Солнце при его движении к короне.
До сих пор никто не исследовал путем прямого численного моделирования, как плазмоиды могут изменять турбулентный энергетический спектр в проводящей жидкости.
Физик Чуанфей Донг из PPPL
Подобный метод можно применять не только к солнечной короне, но и к другим астрофизическим объектам, таким как аккреционные диски.
Температура внешней атмосферы Солнца, так называемой солнечной короны — более 2 млн градусов Цельсия, тогда как газовая поверхность звезды нагревается всего до 5 тыс. градусов Цельсия. Несмотря на это, в ядре Солнца температура может доходить и до 15 млн градусов. Ранее «Хайтек» пытался объяснить этот феномен.
Источник
Почему солнечная корона намного горячее поверхности Солнца? Рассказывают астрофизики
Температура внешней атмосферы Солнца, так называемой «солнечной короны» — более 2 млн градусов Цельсия, тогда как газовая поверхность звезды нагревается всего до 5 тыс. градусов Цельсия. Несмотря на это, в ядре Солнца температура может доходить и до 15 млн градусов. Астрофизики журнала «EurekAlert!» попытались объяснить этот феномен.
11 августа 2018 года организация НАСА запустит один из своих амбициозных проектов — зонд Parker, который приблизится максимально близко к поверхности Солнца — 6,1 млн км, возможно, даже коснется его и не расплавится.
«Корона, через которую полетит Parker Solar Probe, имеет чрезвычайно высокую температуру, но очень низкую плотность», — объяснила инженер Сюзанна Дарлинг из НАСА.
Благодаря этому свойству теплозащитный экран, закрывающий Parker Solar Probe, будет нагреваться всего на 1 644 °C.
«Подумайте о различии между тем, как положить руку в горячую духовку или в кастрюлю с кипящей водой. В духовке ваша рука сможет выдержать гораздо более высокие температуры, поскольку там ниже плотность пространства. Аналогично этому происходит и на Солнце — корона менее плотная, поэтому космический аппарат взаимодействует с меньшим количеством частиц и не получает огромного количества тепла».
При этом человечество довольно мало знает о солнечной короне. Источниками для изучения становились только солнечные затмения, поскольку Луна блокировала самую яркую часть звезды — это позволило наблюдать за тусклой внешней атмосферой Солнца.
В 1869 году астрофизики во время полного солнечного затмения наблюдали зеленую спектральную линию. Поскольку различные элементы излучают свет на характерных для них длинах волн, ученые могут использовать спектрометры для анализа света и, соответственно, определения его состава. При этом зеленая линия, наблюдаемая с Земли в 1869 году, не соответствовала каким-либо известным элементам на Земле. Ученые тогда подумали, что обнаружили новый элемент, и назвали его корониумом.
Ученые предлагают затенить Солнце, чтобы спасти коралловые рифы
Только в середине XX века шведские физики поняли, что корониум на самом деле — не новый элемент, а железо, перегретое до такой степени, что было ионизировано 13 раз — у него осталась только половина электронов атома обычного железа. Такой процесс ионизации может случиться, только если корональные температуры составляют более 2 млн градусов по Цельсию — это в 200 раз больше, чем на поверхности.
За время открытия корональной атмосферы ученые со всего мира пытались понять ее поведение, но даже самые сложные модели и наблюдения со спутников в высоком разрешении лишь частично объясняют такое резкое нагревание. А многие теории противоречат друг другу.
Астрономы обнаружили 12 новых спутников Юпитера
Люди могут находиться только в экспансивной атмосфере Солнца, поэтому данные, которые ученые получают от анализа солнечной плазмы в околоземном пространстве, резко отличаются от информации о звезде, которую можно получить, находясь рядом с ним. За те 146 млн км, которые солнечный ветер добирается за четыре дня до Земли, он множество раз смешивается с другими частицами и теряет огромное количество своих определяющих черт.
При этом близко к короне спутник Parker будет соприкасаться только с идентичными горячими частицами. Спутник проверит две главные теории, которые объясняют корональное нагревание.
13 июля пройдет солнечное затмение суперлуной
Одна из теорий считает, что главной причиной экстремальных температур короны являются электромагнитные волны определенной частоты — волны Альвена — выходящие из глубины Солнца в корону и посылающие заряженные частицы, которые вращаются и нагревают атмосферу. Это немного похоже на то, как океанские волны ускоряют движение серферов к берегу, отмечают ученые.
Согласно другой теории, микроразрывы, называемые нанофларами, — слишком маленькие и быстрые для обнаружения, — могут нагревать корону. Эти теории пока невозможно доказать, поэтому данные со спутника НАСА могут значительно продвинуть солнечную астрофизику.
Источник