Що веселіше, ніж щось, що погано поводиться? Що стосується сонячної динаміки, ми знаємо багато, але є багато речей, які ми ще не розуміємо. Наприклад, коли частинка, наповнена сонячним спалахом, вибухає від Сонця, його лінії магнітного поля можуть робити дуже несподівані речі - наприклад, розколотись, а потім швидко відновитись. Відповідно до теореми про замерзання потоку, ці магнітні лінії повинні просто «відтікати в замкнутому кроці» з частинками. Вони повинні залишатися недоторканими, але вони цього не роблять. Це не просто правило, яке вони порушують ... це закон фізики.
Що це може пояснити? У статті, опублікованій у випуску «Природа» за травень 23 травня, міждисциплінарна дослідницька група на чолі з математиком-фізиком Джонсом Хопкінсом, можливо, просто знайшла правдоподібне пояснення. За даними групи, основним фактором є турбулентність - "такий самий вид насильницького розладу, який може наштовхнути пасажирський струмінь, коли він трапляється в атмосфері", або той, кого ваш брат залишає після того, як він з'їв запечену квасолю. Використовуючи добре організовану та логічно побудовану техніку комп'ютерного моделювання, дослідники змогли змоделювати те, що відбувається, коли лінії магнітного поля зустрічаються з турбулентністю у сонячній спалаху. Озброївшись цією інформацією, вони змогли викласти свою справу.
"Теорема про замерзання потоку часто прекрасно пояснює речі", - сказав Грегорі Ейїнк, професор кафедри прикладної математики та статистики, який був головним автором дослідження "Природа". "Але в інших випадках це виходить з ладу. Ми хотіли з’ясувати, чому така невдача трапляється ».
Яка тільки теорема про замерзання потоку? Можливо, ви чули про Ханнеса Альфвена. Він був шведським електричним інженером, фізиком плазми та лауреатом Нобелівської премії 1970 року з фізики за роботу з магнітогідродинаміки (MHD). Він є людиною, відповідальною за пояснення того, що ми тепер знаємо як хвилі Альфвена - низькочастотне коливаюче коливання іонів та магнітного поля в плазмі. Ну, десь 70 років тому він придумав думку, що магнітні силові лінії пропливають вздовж локомотивної рідини, подібної до фрагментів нитки, що протікає по течії. Їм повинно бути неможливо зламати, а потім знову приєднатися. Однак сонячні фізики виявили, що це зовсім не так, коли мова йде про активність в умовах особливо бурхливого сонячного спалаху. У своїх спостереженнях вони визначили, що лінії магнітного поля в цих спалах можуть розтягнутися до точки розриву, а потім знову підключитися за дивно швидкий проміжок часу - всього 15 хвилин. Коли це відбувається, воно виганяє велику кількість енергії, яка, в свою чергу, приводить у спалах.
"Але принцип заморозки потоку сучасної фізики плазми передбачає, що цей процес у сонячній корони повинен зайняти мільйон років!" Ейінк анімічно заявляє. "Велика проблема астрофізики полягає в тому, що ніхто не міг пояснити, чому заморожування флюсу працює в деяких випадках, а в інших".
Звичайно, завжди існували міркування, що турбулентність, можливо, була першоджерелом загадкової поведінки. Час для розслідування? Будьте впевнені. Потім Ейінк об'єднав сили та розуми з іншими фахівцями з астрофізики, машинобудування, управління даними та інформатики, що базуються у Джона Хопкінса та інших установ. "За необхідності, це були зусилля, які були дуже спільними", - сказав Ейінк. «Усі внесли свій внесок у досвід. Ніхто не міг цього зробити ».
Наступним кроком було створення комп’ютерного моделювання - моделювання, яке могло б дублювати стан плазми сонячної спалаху і всі нюанси, з якими заряджаються частинки під час різних умов. "Наша відповідь була дуже дивовижною", - заявив Ейінк. “Замерзання магнітного потоку більше не спрацьовує, коли плазма стає турбулентною. Більшість фізиків очікували, що заморожування флюсу відіграватиме ще більшу роль, оскільки плазма стає більш провідною та більш бурхливою, але, по суті, вона повністю руйнується. З ще більшим подивом ми виявили, що рух ліній магнітного поля стає абсолютно випадковим. Я не маю на увазі «хаотичний», а настільки ж непередбачуваний, як квантова механіка. Замість того, щоб витікати впорядковано, детерміновано, лінії магнітного поля натомість розтікалися, як скручений дим ”.
Звичайно, інші фахівці з сонячної енергетики вважають, що можуть існувати альтернативні відповіді на цю діяльність з порушення правил у сонячних спалах, але, як каже Ейінк, "я думаю, що ми зробили досить переконливий випадок, що тільки турбулентність може спричинити розрив польових ліній".
Що найбільше хвилює - це спільні зусилля членів команди з таких різноманітних дисциплін. Це групове зусилля, яке допомогло Ейінку розробити цю нову теорію про загадку про спалах сонячного світла. "Ми використовували нові революційні методи бази даних, як ті, що використовуються в опитуванні цифрового неба Sloan в поєднанні з високоефективними методами обчислень та оригінальними математичними розробками", - сказав він. "Робота вимагала ідеального шлюбу фізики, математики та інформатики, щоб розробити принципово новий підхід до проведення досліджень з дуже великими наборами даних."
На закінчення Ейінк зауважив, що цей тип науково-дослідних робіт може дуже добре зрозуміти сонячні спалахи та викиди корональної маси. Як ми знаємо, цей тип небезпечної «космічної погоди» може завдати шкоди космонавтам, порушити супутники зв'язку і навіть нести відповідальність за вимкнення електромереж на Землі. І ви знаєте, що це означає ... немає супутникового телебачення і немає можливості його переглядати. Але це О.К.
"Я не затримуюсь пізно. Не байдуже їхати. Мені вдома близько восьми… Тільки я і моє радіо. Не поводься ... Савін, моя любов до тебе ».
Оригінальне джерело історії: випуск новин університету Джона Хопкінса.
