Корональні петлі, елегантні та яскраві структури, що проникають через сонячну поверхню та в сонячну атмосферу, є ключовими для розуміння того, чому корона так гаряча. Так, це Сонце, і так, жарко, але атмосфера така теж гарячий. Загадка про те, чому Сонячна корона гарячіша, ніж фотосфера Сонця, зайняла сонячних фізиків зайнятими з середини двадцятого століття, але за допомогою сучасних обсерваторій та передових теоретичних моделей ми тепер маємо досить гарне уявлення, що це викликає. Отже, чи вирішена проблема? Не зовсім…
То чому ж сонячні фізики так зацікавлені у сонячній короні? Щоб відповісти на це, я підберу уривок з моєї першої в історії статті про космічний журнал:
…вимірювання корональних частинок говорять нам про те, що атмосфера Сонця насправді гарячіша за поверхню Сонця. Традиційне мислення підказувало б, що це неправильно; всілякі фізичні закони будуть порушені. Повітря навколо лампочки не гарячіше, ніж сама лампочка, тепло від предмета зменшиться, чим далі ви вимірюєте температуру (очевидно, що насправді). Якщо вам холодно, ви не відходите від вогню, ви наближаєтесь до нього! - з "Hinode Discovers Sun's Hidden Barkle", Space Magazine, 21 грудня 2007 р.
Це не лише академічна цікавість. Космічна погода бере свій початок від нижньої сонячної корони; розуміння механізмів коронального нагрівання має широкі наслідки для прогнозування енергетичних (і згубних) сонячних спалахів та прогнозування міжпланетних умов.
Отже, проблема коронального нагрівання є цікавою проблемою, і сонячні фізики гаряче йдуть на відповідь, чому корона так гаряча. Магнітні корональні петлі є центральними для цього явища; вони знаходяться в основі сонячної атмосфери і відчувають швидке нагрівання з градієнтом температури від десятків тисяч кельвінів (у хромосфері) до десятків мільйонів кельвінів (у короні) на дуже короткій відстані. Градієнт температури діє в тонкій перехідній області (ТР), яка змінюється по товщині, але місцями може становити лише кілька сотень кілометрів.
Ці яскраві петлі гарячої сонячної плазми можна легко побачити, але існує багато розбіжностей між спостереженням корони та теорією короналів. Механізми (механізми), відповідальні за нагрівання петель, виявилося важко зафіксувати, особливо, намагаючись зрозуміти динаміку "проміжної температури" (наприклад, "теплої") корональної петлі з плазмою, нагрітою приблизно до мільйона Кельвінів. Ми наближаємось до розв’язання цієї загадки, яка допоможе космічним прогнозам погоди від Сонця до Землі, але нам потрібно розібратися, чому теорія не є такою, як ми бачимо.
Сонячні фізики вже певний час поділяються на цю тему. Чи нагрівається плазма корональної петлі від переривчастих подій магнітного відновлення по всій довжині корональної петлі? Або вони нагріваються деяким іншим постійним нагріванням дуже низько в короні? Або це трохи обох?
Я фактично провів чотири роки, бореться з цим питанням, працюючи з Сонячною групою в Університеті Уельсу, Аберіствіт, але я був на стороні "постійного нагріву". Існує кілька можливостей, коли розглядаються механізми стійкого коронального нагріву, моєю особливою областю дослідження було виробництво хвиль Альфвена та взаємодія хвиль-частинок (безсоромне самореклама… моя теза 2006 року: Спокійна корональна петля, нагріта турбулентністю, на всякий випадок, коли перед вами запасні, нудні вихідні).
Джеймс Клімчук з лабораторії сонячної фізики Центру космічних польотів у Ґрідбелді, штат Массачусетс, займає іншу думку і віддає перевагу нанофлексному, імпульсивному нагрівальному механізму, але він дуже обізнаний, що можуть зіграти й інші фактори:
“В останні роки стало зрозуміло, що корональне нагрівання є надзвичайно динамічним процесом, проте невідповідності між спостереженнями та теоретичними моделями стали головним джерелом печії. Зараз ми виявили два можливі рішення цієї дилеми: енергія вивільняється імпульсивно за допомогою правильної суміші прискорення частинок і прямого нагрівання, або енергія виділяється поступово дуже близько до поверхні сонячної енергії.”- Джеймс Клімчук
Прогнозується, що нанофлари підтримують теплі корональні петлі на своєму досить стійкому 1 мільйоні кельвінів. Ми знаємо, що цією петлею є ця температура, оскільки вони випромінюють випромінювання в крайніх ультрафіолетових (EUV) довжинах хвиль, і безліч обсерваторій побудовано або відправлено в космос з приладами, чутливими до цієї довжини хвилі. Космічні прилади, такі як телескоп EUV Imaging (EIT; на борту NASA / ESA Сонячна та геліосферна обсерваторія), NASA Регіон переходу та провідник Coronal (СЛІД) та нещодавно діючих японців Hinode всі місії мали свої успіхи, але багато проривів корональної петлі відбулися після запуску ПРОСЛІДЖЕННЯ ще в 1998 році. Нанофляри дуже важко спостерігати безпосередньо, оскільки вони трапляються на просторових масштабах настільки малі, що їх неможливо вирішити діючими інструментами. Однак ми близькі, і є слід корональних доказів, що вказують на ці енергетичні події.
“Нанофлари можуть вивільняти свою енергію різними способами, включаючи прискорення частинок, і тепер ми розуміємо, що правильна суміш прискорення частинок і прямого нагрівання є одним із способів пояснення спостережень.”- Клімчук.
Повільно, але впевнено теоретичні моделі та спостереження збираються разом, і, схоже, після 60 років спроб, сонячні фізики близькі до розуміння механізмів нагріву позаду корони. Дивлячись, як нанофлекси та інші нагрівальні механізми можуть впливати один на одного, велика ймовірність, що в ньому грає більше одного коронального нагрівального механізму ...
Убік: Нецікаво, що нанофляри будуть виникати на будь-якій висоті вздовж корональної петлі. Хоча вони можуть називатися нанофлари, за земними мірками, це величезні вибухи. Нанофлари виділяють енергію 1024-1026 ерг (тобто 1017-1019 Джоулс). Це еквівалент приблизно 1600 - 160 000 атомних бомб Хіросіми (з вибуховою енергією 15 кілотонн), тому нічого немає нано про ці корональні вибухи! Але порівняно зі стандартними рентгенівськими спалахами Сонце час від часу генерує загальну енергію 6 × 1025 Джоулів (понад 100 мільярдів атомних бомб), ви можете подивитися як наноспалахи отримують свою назву ...
Оригінальне джерело: NASA
