Har du nogensinde set den varme sommervind blæse hen over et modent felt hvede? I så fald er du bekendt med den krusende effekt. Denne kaskadeeffekt kaldes Alfvén-bølger.
Takket være NASAs Solar Dynamics Observatory (SDO) er vi nu i stand til at se effekten af Alfvén-bølger, spore deres bevægelser og se, hvor meget energi der føres med. Disse nye fund har oplysende solforskere og kan være nøglen til to andre gåtefulde solforekomster - den intense opvarmning af koronaen til ca. 20 gange varmere end Solens overflade og solvind, der sprænger op til 1,5 millioner miles i timen.
"SDO har en forbløffende opløsning, så du faktisk kan se individuelle bølger," siger Scott McIntosh ved National Center for Atmospheric Research i Boulder, Colo. ”Nu kan vi se, at i stedet for at disse bølger har omkring 1000. den nødvendige energi, som vi tidligere troede, det svarer til ca. 1100W lyspære for hver 11 kvadratfod af solens overflade, hvilket er nok til at varme solens atmosfære og drive solvinden. ”
Som McIntosh påpeger i sin 28. juli Natur artikel, Alfvén-bølger er ret enkle. Deres bevægelse bølger op og ned af magnetfeltlinjerne svarende til den måde en vibration bevæger sig langs en guitarstreng. Plasmafeltet, der omslutter solen, bevæger sig i harmoni med feltlinjerne. SDO kan “se” og spore denne bevægelse. Selvom scenariet er meget mere komplekst, er forståelsen af bølgerne nøglen til at forstå arten af Sol-Jordforbindelsen og andre mindre klare spørgsmål såsom hvad der forårsager koronal opvarmning og solvindens hastigheder.
”Vi ved, at der er mekanismer, der leverer et kæmpe reservoir af energi på soloverfladen,” siger rumforsker Vladimir Airapetian ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Md. ”Denne energi pumpes til magnetisk feltenergi, ført op i solens atmosfære og derefter frigivet som varme. ” Men at bestemme detaljerne i denne mekanisme er længe blevet drøftet. Airapetian påpeger, at en undersøgelse som denne bekræfter Alfvén-bølger kan være en del af denne proces, men at vi selv med SDO endnu ikke har billedopløsningen til at bevise det endeligt.
Hannes Alfvén teoretiserede først bølgerne i 1942, men først i 2007 blev de faktisk observeret. Dette beviste, at de kunne transportere energi fra solens overflade til atmosfæren, men energien var for svag til at tage højde for koronas høje varme. Denne undersøgelse siger, at disse originale tal måske er blevet undervurderet. McIntosh, i samarbejde med et team fra Lockheed Martin, Norges Universitet i Oslo, og Belgiens katolske universitet i Leuven, analyserede de store svingninger i film fra SDOs Atia-sfære Imagine Assembly (AIA) instrument, der blev fanget den 25. april 2010. “Vores kodenavn for denne forskning var 'The Wiggles', ”siger McIntosh. ”Fordi filmene virkelig ser ud som solen var lavet af Jell-O, der vingede frem og tilbage overalt. Disse svingninger bærer tydeligt energi. ”
"Wiggles" - kendt som spicules - blev derefter modelleret mod Alfvén-bølgerne og syntes at være en god match. Når det var blevet præciseret, kunne teamet derefter analysere bølgenes form, hastighed og energi. ”Sinusformede kurver afviger udad med hastigheder på over 30 miles i sekundet og gentog sig hvert 150 til 550 sekund. Disse hastigheder betyder, at bølgerne ville være energiske nok til at accelerere den hurtige solvind og varme den stille korona. ” siger holdet. ”Manglen på gentagelsen - kendt som bølgeperioden - er også vigtig. Jo kortere periode, jo lettere er det for bølgen at frigive sin energi i den koronale atmosfære, et afgørende skridt i processen. ”
Ifølge foreløbige data sprang spikulerne til koronale temperaturer på mindst 1,8 millioner grader Fahrenheit. Parringen af Alfvén-bølger og varme er måske bare det, der skal til for at holde koronaen ved sin aktuelle temperatur ... men ikke nok til at forårsage stråling. ”At vide, at der muligvis er nok energi i bølgerne, er kun halvdelen af problemet,” siger Goddards Airapetian. ”Det næste spørgsmål er at finde ud af, hvilken brøkdel af den energi der omdannes til varme. Det kan være det hele, eller det kan være 20 procent af det - så vi er nødt til at kende detaljerne i denne konvertering. ”
Mere undersøgelse? Du betcha '. Og SDO-teamet har opgaven.
”Vi forstår stadig ikke fuldstændigt processen, der foregår, men vi får bedre og bedre observationer,” siger McIntosh. ”Det næste trin er, at folk skal forbedre teorier og modeller for virkelig at fange essensen af den fysik, der sker.”
Original historiekilde: NASA SDO News.
