Mis on lõbusam kui miski, mis käitub valesti? Päikesedünaamika osas teame me palju, kuid on palju asju, millest me veel aru ei saa. Näiteks kui osakestega täidetud päikesepiste paistab Päikesest välja, saavad selle magnetvälja read teha päris ootamatuid asju - näiteks lahku minna ja seejärel uuesti uuesti ühendada. Voolu külmutamise teoreemi kohaselt peaksid need magnetilised jooned osakestega lihtsalt "lukustusetapis ära voolama". Need peaksid jääma puutumatuks, kuid nad ei tee seda. See ei ole lihtsalt lihtne reegel, mida nad rikuvad ... see on füüsikaseadus.
Mis seda seletada saab? 23. mai väljaandes “Loodus” ilmunud artiklis võib interdistsiplinaarne uurimisrühm, mida juhtis matemaatiline füüsik Johns Hopkins, lihtsalt leida usutava seletuse. Grupi sõnul on selle aluseks turbulents - „samasugused vägivaldsed häired, mis võivad atmosfääri ilmnedes reisijate reaktiivlennuki hävitada“ - või see, mille teie vend pärast küpsetatud ubade söömist maha jätab. Kasutades hästi korraldatud ja loogiliselt konstrueeritud arvutimudeli modelleerimise tehnikat, suutsid teadlased simuleerida, mis juhtub, kui magnetvälja jooned kohtuvad päikesekiirguse turbulentsiga. Selle teabe abil relvastatuna suutsid nad siis oma juhtumi avaldada.
"Voolu külmutamise teoreem seletab asju sageli ilusti," ütles rakendusmatemaatika ja statistika osakonna professor Gregory Eyink, kes oli uuringu "Loodus" juhtiv autor. “Kuid muudel juhtudel see ebaõnnestub. Tahtsime välja selgitada, miks see tõrge ilmneb. ”
Mis on voo külmutamise teoreem? Võib-olla olete Hannes Alfvénist kuulnud. Ta oli Rootsi elektriinsener, plasmafüüsik ja 1970. aasta Nobeli füüsikaauhinna võitja oma töö eest magnetohüdrodünaamika (MHD) alal. Tema ülesanne on selgitada seda, mida me nüüd Alfveni lainetena tunneme - ioonide ja plasma magnetvälja madala sagedusega liikuvat võnkumist. Noh, umbes 70 aastat tagasi, tuli ta välja mõttega, et magnetilised jõujooned sõidavad mööda vedurivedelikku, mis sarnaneb oja ääres voolavate niidilõikudega. Neil peaks olema võimatu murda ja siis uuesti ühineda. Päikesefüüsikud on avastanud, et just eriti vägivaldse päikesekiirguse korral ei ole see nii. Oma tähelepanekutes on nad kindlaks teinud, et nendes helkurites olevad magnetvälja jooned võivad ulatuda murdumispunktini ja seejärel taasühendada üllatavalt kiiresti - nii vähe kui 15 minutit. Kui see juhtub, väljub see rohkesti energiat, mis omakorda annab signaali.
"Kuid kaasaegse plasmafüüsika voo külmutamise põhimõte eeldab, et see protsess Päikesekoronas peaks võtma miljon aastat!" Eyink väidab animeeritult. "Astrofüüsika suur probleem on see, et keegi ei suuda selgitada, miks mõnel juhul toimib voo külmutamine, kuid mitte teisel."
Muidugi on alati spekuleeritud, et mõistatusliku käitumise peamiseks allikaks võis olla turbulents. Aeg uurimiseks? Looda sa. Seejärel ühendas Eyink jõud ja mõttemaailma teiste astrofüüsika, masinaehituse, andmehalduse ja arvutiteaduse ekspertidega, kes asuvad Johns Hopkinsi ja teiste asutuste juures. "Vajadusel oli see tihe koostöö," sõnas Eyink. „Kõik panustasid oma ekspertiisi. Keegi inimene poleks seda suutnud. ”
Järgmine samm oli luua arvutisimulatsioon - simulatsioon, mis võiks dubleerida päikesekiirguse aktiivsuse plasma olekut ja kõiki nüansse, mida laetud osakesed erinevates tingimustes läbivad. "Meie vastus oli väga üllatav," sõnas Eyink. “Magnetvoo külmutamine ei kehti enam siis, kui plasma muutub turbulentseks. Enamik füüsikuid eeldas, et plasmavooluga külmutamine mängib veelgi suuremat rolli, kuna plasma muutub juhtivumaks ja turbulentsemaks, kuid tegelikult see laguneb täielikult. Veel suurema üllatusena leidsime, et magnetvälja joonte liikumine muutub täiesti juhuslikuks. Ma ei pea silmas kaootilist, vaid pigem ettearvamatut kui kvantmehaanikat. Selle asemel, et voolata korrapäraselt ja deterministlikult, laotavad magnetvälja jooned pigem nagu rändsuitsu.
Muidugi arvavad teised päikseeksperdid, et selle reeglite rikkumise tegevusele päikesesähvatuste korral võib olla ka alternatiivseid vastuseid, kuid nagu Eyink ütleb: "Ma arvan, et tegime üsna kaaluka juhtumi, et turbulents võib üksi põhjustada väljumisjoone murdmist."
Kõige põnevam on meeskonnaliikmete koostöö nii sellistest mitmekesistest erialadest. See oli rühmatöö, mis aitas Eyinkil välja töötada selle uue teooria päikeseenergia mõistatuse kohta. "Kasutasime murrangulisi uusi andmebaasimeetodeid, nagu näiteks Sloan Digital Sky uuringus kasutatavaid, koos suure jõudlusega arvutustehnikate ja originaalsete matemaatiliste arengutega," rääkis ta. "See töö nõudis füüsika, matemaatika ja arvutiteaduse täielikku abielu, et välja töötada põhimõtteliselt uus lähenemisviis väga suurte andmekogumitega uurimistöö tegemiseks."
Kokkuvõtteks märkis Eyink, et seda tüüpi uurimistöö võib meile väga hästi mõista päikesekiirguse ja koronaalsete masside väljutamist. Nagu me teame, võib seda tüüpi ohtlik „kosmose ilm” olla astronautidele kahjulik, häirida sidesatelliite ja olla vastutav isegi Maa elektrivõrkude sulgemise eest. Ja teate, mida see tähendab ... pole satelliittelevisiooni ja pole jõudu seda vaadata. Aga see on O.K.
„Ma ei jää hiljaks. Ei taha minna. Ma olen kodus umbes kaheksa ... Ainult mina ja mu raadio. Ainult ärge käituge valesti .. öelge, "mu armastus teie vastu."
Algne looallikas: Johns Hopkinsi ülikooli pressiteade.
