Har du noen gang sett den varme sommervinden blåse over et modningsfelt med hvete? I så fall er du kjent med den rislende effekten. Denne forbløffende effekten kalles Alfvén-bølger.
Takket være NASAs Solar Dynamics Observatory (SDO), kan vi nå se effekten av Alfvén-bølger, spore bevegelsene deres og se hvor mye energi som blir ført med. Disse nye funnene har opplysende solforskere og kan være nøkkelen til to andre gåtefulle solforekomster - den intense oppvarmingen av koronaen til omtrent 20 ganger varmere enn solens overflate og solvindene som sprenges opp til 1,5 millioner miles per time.
"SDO har fantastisk oppløsning, slik at du faktisk kan se individuelle bølger," sier Scott McIntosh ved National Center for Atmospheric Research i Boulder, Colo. "Nå kan vi se at i stedet for at disse bølgene har rundt 1000. energien som vi trodde tidligere, den har tilsvarende 1100W lyspære for hver 11 kvadratfot solens overflate, noe som er nok til å varme opp solens atmosfære og drive solvinden. "
Som McIntosh påpeker i sin 28. juli Natur artikkelen, Alfvén bølger er ganske enkle. Bevegelsen deres bølger opp og ned magnetfeltlinjene ligner på måten en vibrasjon beveger seg langs en gitarstreng. Plasmafeltet som omslutter solen beveger seg i harmoni med feltlinjene. SDO kan “se” og spore denne bevegelsen. Selv om scenariet er mye mer sammensatt, er forståelsen av bølgene nøkkelen til å forstå arten av sol-jordforbindelsen og andre mindre tydelige spørsmål som hva som forårsaker koronal oppvarming og hastighetene på solvinden.
"Vi vet at det er mekanismer som forsyner et enormt reservoar med energi på soloverflaten," sier romforsker Vladimir Airapetian ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Md. "Denne energien pumpes inn i magnetfeltenergi, ført opp i solens atmosfære og deretter utgitt som varme. ” Men å bestemme detaljene i denne mekanismen har lenge vært diskutert. Airapetian påpeker at en studie som denne bekrefter Alfvén-bølger kan være en del av prosessen, men at selv med SDO ennå ikke har vi en bildebehandlingsoppløsning for å bevise den endelig.
Hannes Alfvén teoretiserte bølgene først i 1942, men det var først i 2007 at de ble observert. Dette beviste at de kunne føre energi fra solens overflate til atmosfæren, men energien var for svak til å gjøre rede for koronas høye varme. Denne studien sier at de opprinnelige tallene kan ha blitt undervurdert. McIntosh, i samarbeid med et team fra Lockheed Martin, Norges Universitet i Oslo, og Belgias katolske universitet i Leuven, analyserte de store svingningene i filmer fra SDOs Atmospheric Imagine Assembly (AIA) instrument fanget 25. april 2010. “Vårt kodenavn for denne forskningen var 'The Wiggles', sier McIntosh. "Fordi filmene virkelig ser ut som solen, var laget av Jell-O som vinglet fram og tilbake overalt. Disse svingningene bærer energi. ”
"Wiggles" - kjent som spicules - ble deretter modellert mot Alfvén-bølger og funnet å være en god kamp. Når det ble presist, kunne teamet deretter analysere bølgenes form, hastighet og energi. “Sinusformede kurver avviket utover i hastigheter over 30 mil per sekund og gjentok seg hvert 150 til 550 sekund. Disse hastighetene betyr at bølgene ville være energiske nok til å akselerere den raske solvinden og varme den stille koronaen. ” sier teamet. "Mangelen på repetisjonen - kjent som bølgenes periode - er også viktig. Jo kortere periode, jo lettere er det for bølgen å frigjøre sin energi i koronalatmosfære, et avgjørende skritt i prosessen. ”
I følge foreløpige data hoppet spikulene til koronale temperaturer på minst 1,8 millioner grader Fahrenheit. Parringen av Alfvén-bølger og varme kan bare være det som trengs for å holde koronaen på sin nåværende temperatur ... men ikke nok til å forårsake stråling. "Å vite at det kan være nok energi i bølgene er bare halvparten av problemet," sier Goddards Airapetian. Det neste spørsmålet er å finne ut hvilken brøkdel av energien som blir konvertert til varme. Det kan være alt sammen, eller det kan være 20 prosent av det - så vi må vite detaljene i den konverteringen. "
Mer studie? Det kan du vedde på'. Og SDO-teamet er opp til oppgaven.
"Vi forstår fortsatt ikke helt prosessen som foregår, men vi får bedre og bedre observasjoner," sier McIntosh. "Det neste trinnet er at folk skal forbedre teoriene og modellene for å virkelig fange essensen i fysikken som skjer."
Original historiekilde: NASA SDO News.
