Hvad er sjovere end noget, der ikke opfører sig? Når det kommer til soldynamik, ved vi meget, men der er mange ting, vi endnu ikke forstår. For eksempel, når en partikelfyldt solstråle vipper ud fra solen, kan dens magnetfeltlinjer gøre nogle temmelig uventede ting - som at splitte fra hinanden og derefter hurtigt oprette forbindelse igen. I henhold til den flux-frysende teorem skal disse magnetiske linier simpelthen "flyde væk i låsetrin" med partiklerne. De skulle forblive intakte, men de gør det ikke. Det er ikke kun en simpel regel, de bryder ... det er en fysiklov.
Hvad kan forklare det? I et papir, der blev offentliggjort i 23. maj-udgaven af “Nature”, kan et tværfagligt forskerteam ledet af en matematisk fysiker fra Johns Hopkins bare have fundet en rimelig forklaring. I henhold til gruppen er den underliggende faktor turbulens - den "samme slags voldelige forstyrrelse, der kan sprænge en passagerstråle, når den forekommer i atmosfæren" - eller den, som din bror efterlader, efter at han har spist bagt bønner. Ved at anvende en velorganiseret og logisk konstrueret computermodelleringsteknik var forskerne i stand til at simulere, hvad der sker, når magnetfeltlinjer mødes med turbulens i en solbrænding. Bevæbnet med disse oplysninger kunne de derefter sige deres sag.
”Den flux-frysende sætning forklarer ofte ting smukt,” sagde Gregory Eyink, en professor i anvendt matematik og statistik, der var hovedforfatter til studien ”Natur”. ”Men i andre tilfælde mislykkes det elendigt. Vi ønskede at finde ud af, hvorfor denne fiasko opstår. ”
Hvad er det flux-frysende teorem? Måske har du hørt om Hannes Alfvén. Han var en svensk elektrisk ingeniør, plasmafysiker og vinder af Nobelprisen i fysik fra 1970 for sit arbejde med magnetohydrodynamik (MHD). Han er den mand, der er ansvarlig for at forklare, hvad vi nu kender som Alfvén-bølger - en lavfrekvent, bevægelig svingning af ioner og magnetfeltet i plasma. For 70 år siden opdagede han tanken om, at magnetiske kraftlinjer sejler langs en lokomotivvæske, der ligner trådstykker, der flyder langs en strøm. Det skulle være umuligt for dem at bryde sammen og derefter deltage igen. Imidlertid har solfysikere opdaget, at dette bare ikke er tilfældet, når det kommer til aktivitet inden for en særlig voldelig solbrænding. I deres observationer har de bestemt, at magnetfeltlinierne inden i disse fakler kan strække sig til brudspunktet og derefter oprette forbindelse igen i en overraskende hurtig tid - så lidt som 15 minutter. Når dette sker, udvises det en rigelig mængde energi, som igen styrker udblussen.
”Men det fluxfrysende princip i moderne plasmafysik indebærer, at denne proces i solcoronaen skulle tage en million år!” Eyink oplyser animeret. ”Et stort problem inden for astrofysik er, at ingen kunne forklare, hvorfor fluxfrysning fungerer i nogle tilfælde, men ikke andre.”
Der har naturligvis altid været spekulationer om, at turbulens kan have været rodkilden til den gådefulde opførsel. Tid til undersøgelse? Det kan du tro. Eyink gik derefter sammen - og sind - med andre eksperter inden for astrofysik, maskinteknik, datastyring og datalogi, der var baseret på Johns Hopkins og andre institutioner. ”Det var nødvendigt, at dette var en meget samarbejdsindsats,” sagde Eyink. ”Alle bidrog med deres ekspertise. Ingen mennesker kunne have opnået dette. ”
Det næste trin var at oprette en computersimulering - en simulering, der kunne duplikere plasmatilstanden for solfladeaktivitet og alle de nuancer, de ladede partikler gennemgår under forskellige forhold. ”Vores svar var meget overraskende,” sagde Eyink. ”Magnetisk flux-frysning gælder ikke længere, når plasmaet bliver turbulent. De fleste fysikere forventede, at flux-frysning ville spille en endnu større rolle, efterhånden som plasmaet blev mere ledende og mere turbulent, men faktisk bryder det helt ned. I en endnu større overraskelse fandt vi, at magnetfeltlinjernes bevægelse bliver helt tilfældig. Jeg mener ikke 'kaotisk', men i stedet så uforudsigelig som kvantemekanik. I stedet for at flyde på en ordnet, deterministisk måde, spreder magnetfeltlinjerne sig i stedet som en hvirvlende røge. ”
Naturligvis mener andre soleksperter, at der kan være alternative svar på denne regelovertrædende aktivitet inden for solbrændere, men som Eyink siger: ”Jeg tror, vi har lavet en temmelig overbevisende sag, at turbulens alene kan redegøre for feltlinjebrydning.”
Det, der er mest spændende, er teammedlemmernes samarbejdsindsats fra så vidt forskellige discipliner. Det var en gruppeindsats, der hjalp Eyink til at komme med denne nye teori om solens flare gåte. ”Vi brugte banebrydende nye databasemetoder, ligesom dem, der blev brugt i Sloan Digital Sky Survey, kombineret med højtydende computerteknikker og original matematisk udvikling,” sagde han. ”Arbejdet krævede et perfekt ægteskab mellem fysik, matematik og datalogi for at udvikle en grundlæggende ny tilgang til udførelse af forskning med meget store datasæt.”
Afslutningsvis bemærkede Eyink, at denne form for forskningsarbejde meget vel kan give os en bedre forståelse af solbrændere og udsprøjtning af koronale masser. Som vi ved, kan denne type farligt "rumvejr" være skadeligt for astronauter, forstyrre kommunikationssatellitter og endda være ansvarlig for nedlukning af elektriske elnet på Jorden. Og du ved, hvad det betyder ... ingen satellit-tv og ingen magt til at se det ved. Men det er O.K.
”Jeg forbliver ikke ude sent. Ligeglad med at gå. Jeg er hjemme omkring otte ... Bare mig og min radio. Gå ikke galt op .. Savin 'min kærlighed til dig.'
Original historikilde: Johns Hopkins University News Release.
