Koronaarsilmused, läbi päikese pinna ja päikese atmosfääri keerduvad elegantsed ja säravad struktuurid, on võtmeks, et mõista, miks koroon on nii kuum. Jah, see on Päike ja jah, see on kuum, kuid selle atmosfäär on selline ka kuum. Mõistatus, miks päikesekoroon on Päikese fotosfäärist kuumem, on päikesefüüsikud olnud hõivatud alates kahekümnenda sajandi keskpaigast, kuid tänapäevaste vaatluskeskuste ja arenenud teoreetiliste mudelite abiga on meil nüüd üsna hea idee, mis selle põhjustab. Nii et probleem on lahendatud? Mitte päris…
Miks on päikesefüüsikud niivõrd huvitatud päikesekoroonast? Sellele vastuseks lõian katkendi oma esimesest kosmoseajakirja artiklist:
…koronaalsete osakeste mõõtmised ütlevad meile, et Päikese atmosfäär on tegelikult kuumem kui Päikese pind. Traditsiooniline mõtlemine viitab sellele, et see on vale; rikutakse igasuguseid füüsilisi seadusi. Lambipirni ümbritsev õhk ei ole kuumem kui hõõglamp ise, objektist eralduv kuumus väheneb temperatuuri mõõtes kaugemal (see on ilmselge). Kui teil on külm, ei lähe te tulest kaugemale, saate sellele lähemale! - ajakirjast “Hinode avastab päikese varjatud sädeme”, ajakiri Kosmos, 21. detsember 2007
See pole ainult akadeemiline uudishimu. Kosmose ilm pärineb madalamast päikesekoroonast; koronaalse kuumutamise mehhanismide mõistmisel on laiaulatuslik mõju päikeseenergia energeetiliste (ja kahjulike) ennustamisele ning planeetidevaheliste tingimuste prognoosimisele.
Niisiis, koronaalse kuumutamise probleem on huvitav teema ja päikesefüüsikud on kuumad vastuses küsimusele, miks koroon on nii kuum. Sellel nähtusel on kesksed magnetilised koronaarsilmused; nad asuvad päikese atmosfääri põhjas ja kogevad kiiret kuumutamist temperatuuri gradiendiga kümnetest tuhandetest kelvinitest (kromosfääris) kümnetesse miljonitesse kelvinitesse (koroonas) väga lühikese vahemaa tagant. Temperatuuri gradient toimib õhukeses üleminekupiirkonnas (TR), mille paksus on erinev, kuid mis võib kohati olla vaid mõnesaja kilomeetri paksune.
Neid kuuma päikeseplasma eredaid silmuseid võib olla lihtne näha, kuid koroona vaatluse ja koronaalteooria vahel on palju erinevusi. Silmuste kuumutamise eest vastutavaid mehhanisme (mehhanisme) on osutunud raskeks määratleda, eriti kui proovida mõista keskmise temperatuurini (umbes miljon Kelvini) kuumutatud plasmaga koronaarsilmuste dünaamikat. Me läheneme selle mõistatuse lahendamisele, mis aitab kosmose ilmaennustusi Päikesest Maale, kuid peame välja töötama, miks teooria pole sama, mida näeme.
Päikesefüüsikuid on sellel teemal juba mõnda aega jagunenud. Kas koronaarsilmuse plasmat kuumutatakse vahelduvate magnetilise taasühendamise sündmuste kaudu kogu koronaarsilmuse pikkuses? Või kuumutab neid mõni muu püsiv kuumutamine koroonas väga madalal? Või on see natuke mõlemad?
Veetsin tegelikult neli aastat selle teemaga maadledes, töötades Walesi ülikooli Aberystwythis asuva päikesekollektiiviga, kuid olin „pideva soojenduse” poolel. Püsiva koronaalse kuumutamise mehhanismide kaalumisel on mitu võimalust, minu konkreetseks uurimisvaldkonnaks oli Alfvoni lainetootmine ja laine-osakeste interaktsioonid (häbitu enesereklaam… minu 2006. aasta väitekiri: Turbulentsi soojendatud rahulikud koronaarsilmused(igaks juhuks, kui teil on ees mõni vaba, igav nädalavahetus).
James Klimchuk Goddardi kosmoselennukeskuse päikesefüüsika laborist Greenbeltis, Ameerika Ühendriikides, on teistsugusel arvamusel ja soosib nanokihi, impulsiivset kuumutusmehhanismi, kuid ta on väga teadlik, et mängu võivad tulla ka muud tegurid:
“Viimastel aastatel on selgunud, et koronaalkuumutamine on väga dünaamiline protsess, kuid vaatluste ja teoreetiliste mudelite vastuolud on olnud peamine kõrvetised. Oleme nüüd avastanud selle dilemma kaks võimalikku lahendust: energia vabaneb impulsiivselt osakeste kiirenduse ja otsese kuumutamise õige seguga või energia vabaneb järk-järgult väga päikese pinna lähedal.”- James Klimchuk
Eeldatakse, et Nanoflares säilitab soojad koronaarsilmused üsna ühtlasel miljonil Kelvinil. Me teame, et silmused on selle temperatuuri juures, kuna need eraldavad ultraviolettkiirguse (EUV) äärmuslikel lainepikkustel kiirgust ning selle lainepikkuse suhtes tundlike instrumentidega on ehitatud või kosmosesse saadetud hulgaliselt vaatluskeskusi. Kosmosepõhised instrumendid, näiteks EUV Imaging Telescope (EIT; NASA / ESA pardal) Päikese- ja hemosfäärivaatluskeskus), NASA oma Üleminekupiirkond ja Coronal Explorer (JÄLG) ja hiljuti tegutsev jaapanlane Hinode Kõikidel missioonidel on olnud oma õnnestumisi, kuid pärast operatsiooni käivitamist toimus palju läbimurre koronaalsetes silmustes JÄLG Nanoflare on väga raske otse jälgida, kuna need esinevad nii väikeste ruumiliste skaalade korral, mida praeguse mõõtevahendiga pole võimalik lahendada. Oleme siiski lähedal ja nendele energilistele sündmustele osutab jälge koronaalsetest tõenditest.
“Nanokihid võivad oma energiat vabastada erinevatel viisidel, sealhulgas osakeste kiirendusel, ja me mõistame nüüd, et osakeste kiirenduse ja otsese kuumutamise õige segu on üks viis vaatluste selgitamiseks.”- Klimtšuk.
Aeglaselt, kuid kindlalt tulevad teoreetilised mudelid ja vaatlus kokku ning tundub, et pärast 60 aastat kestnud proovimist on päikesefüüsikud lähedal koroona taga asuvate küttemehhanismide mõistmisele. Vaadates, kuidas nanokihid ja muud kuumutusmehhanismid võivad üksteist mõjutada, on väga tõenäoline, et mängib rohkem kui üks koronaalkuumutusmehhanism…
Kõrvalt: Huvi tõttu tekivad nanokihid koronaarsilmuse suvalisel kõrgusel. Kuigi neid võidakse nimetada nanokihid, Maa standardite järgi on need tohutud plahvatused. Nanokihid eraldavad energiat 1024-1026 erg (see on 1017-1019 Džaulid). See vastab umbes 1600–160 000 Hiroshima suurusele aatomipommile (plahvatusliku energiaga 15 kilotonni), seega pole midagi nano nende koronaalsete plahvatuste kohta! Kuid võrreldes tavaliste röntgenkiirgusega, annab Päike aeg-ajalt koguenergiat 6 × 1025 Džoulid (üle 100 miljardi aatomipommi), näete kuidas nanoLeegid saavad oma nime ...
Algne allikas: NASA
