Et kinesisk-tysk team af forskere har identificeret de magnetiske strukturer i solcoronaen, hvor den hurtige solvind opstår. Ved hjælp af billeder og Doppler-kort fra Solar Ultraviolet Målinger af emitteret stråling (SUMER) spektrometer og magnetogrammer leveret af Michelson Doppler Imager (MDI) på det rumbaserede Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) fra ESA og NASA, observerede de solvind fra tragtformede magnetfelter, der er forankret i banerne i det magnetiske netværk nær solens overflade. Disse observationer præsenteres i 22. april-udgaven af Science magazine. Forskningen fører til en bedre forståelse af den magnetiske karakter af kilderne til solvinden, en strøm af hård og varm plasma (elektrisk ledende gas), der påvirker Jordens rummiljø.
Solvinden består af protoner, alfapartikler (to gange ioniseret helium), tunge ioner og elektroner, der flyder fra solens overflade med hastigheder i området 300 til 800 km / s. De tunge ioner i koronale kilderegioner udsender stråling ved visse ultraviolette bølgelængder. Når de strømmer mod Jorden, som de gør, når de sporer den begynnende solvind, bliver bølgelængderne for den ultraviolette emission kortere, et fænomen kaldet Doppler-effekten, som er velkendt i sin akustiske variant, for eksempel fra ændringen i tonen til et politibils horn, mens han nærmer sig eller forsvinder fra lytteren. I soltilfældet detekteres plasmabevægelse mod os, hvilket betyder væk fra soloverfladen, som blå skift i det ultraviolette spektrum, og kan derfor bruges til at identificere begyndelsen af solvindudstrømningen.
Et SUMER ultraviolet spektrum ligner det, der ses, når et prisme adskiller hvidt lys i en regnbue i forskellige farver. Den ultraviolette stråling er imidlertid usynlig for det menneskelige øje og kan ikke trænge ind i jordens atmosfære. Ved at analysere ultraviolet emission opnået af SUMER på rumobservatoriet SOHO fra rummet, kan solfysikere lære meget om solen og udlede gastemperaturen, den kemiske sammensætning og bevægelse i de forskellige atmosfæriske lag.
”Den fine magnetiske struktur i solenergikildens kildeområde er fortsat undvigende” sagde den første forfatter, professor Chuanyi Tu, fra Geofysikafdelingen ved Peking-universitetet i Beijing, Kina. ”I mange år har sol- og rumfysikere observeret hurtige solvindstrømme, der kommer fra koronale regioner med åbne magnetfeltlinjer og lav lysintensitet, de såkaldte koronale huller. Dog kun ved at kombinere komplekse observationer fra SOHO på en ny måde har vi været i stand til at udlede egenskaberne ved kilderne inde i koronale huller. Den hurtige solvind synes at stamme fra koronale tragt med en hastighed på ca. 10 km / s i en højde af 20.000 kilometer over fotosfæren. ”
”Den hurtige solvind begynder at strømme ud fra toppen af tragte i koronale huller med en strømningshastighed på ca. 10 km / s”, siger professor Tu. ”Denne udstrømning ses som store plaster i Doppler-blå skift (klækkede områder i ovenstående figur) af en spektral linje udsendt af Ne + 7-ioner ved en temperatur på 600.000 Kelvin, som kan bruges som en god sporstof til den varme plasmaflow . Gennem en sammenligning med magnetfeltet, som ekstrapoleret fra fotosfæren ved hjælp af MDI-magnetiske data, fandt vi, at det blå skiftmønster på denne linje korrelerer bedst med åbne feltstrukturer på 20.000 km. ”
SUMER-spektrometret undersøgte kilderne til solvinden ved at observere ultraviolet stråling fra et stort område i den nordlige polære region af Solen. ”Den klare identifikation af kildens detaljerede magnetiske struktur, der nu afsløres som koronale tragte, og bestemmelsen af frigøringshøjden og den oprindelige hastighed for solvinden er vigtige trin i løsningen af problemerne med masseforsyning og grundlæggende acceleration. Vi kan nu fokusere vores opmærksomhed på at studere yderligere plasmaforhold og fysiske processer, der forekommer i de ekspanderende koronale tragt og i deres smalle halse, der er forankret i det magnetiske netværk, ”siger prof. Eckart Marsch, medforfatter til Science-artiklen.
At løse solvindens art og oprindelse er et af de vigtigste mål, som SOHO blev designet til. Det har længe været kendt for det astronomiske samfund, at den hurtige solvind kommer fra koronale huller. Det, der er nyt her, er opdagelsen af, at disse strømme starter i koronale tragt, som har deres kilde placeret i kanterne af det magnetiske netværk. Lige under solens overflade er der store konvektionsceller. Hver celle har magnetfelter der er tilknyttet, som er koncentreret i netværkets baner ved hjælp af magneto-konvektion, hvor tragthalserne er forankret. Plasmaet, mens det stadig er indesluttet i små sløjfer, bringes ved konvektion til tragterne og frigøres der, ligesom en spand vand tømmes i en åben vandkanal.
”Tidligere blev det antaget, at den hurtige solvind stammer fra enhver given åben feltlinie i ioniseringslaget af brintatom lidt over fotosfæren,” siger prof. Marsch, ”Dog den lave Doppler-forskydning af en emissionslinie fra kulioner viser, at bulkudstrømning endnu ikke har fundet sted i en højde af 5.000 km. Solvind-plasma anses nu for at være forsynet med plasma, der stammer fra de mange små magnetiske løkker, med kun et par tusinde kilometer i højden, der trængsler om tragten. Gennem magnetisk genforbindelse føres plasma fra alle sider til tragten, hvor det kan accelereres og til sidst danne solvinden. ”
SUMER-instrumentet blev bygget under ledelse af Dr. Klaus Wilhelm, som også er medforfatter af papiret, ved Max Planck-instituttet for solsystemundersøgelser (tidligere Max Planck Institute for Aeronomy) i Lindau, Tyskland, med centrale bidrag fra Institut d'Astrophysique Spatiale i Orsay, Frankrig, NASA Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, University of California i Berkeley og med økonomisk støtte fra tyske, franske, USA og schweiziske nationale agenturer. SOHO har arbejdet i næsten ti år på et specielt udsigtspunkt i rummet 1,5 milion kilometer fra Jorden, på den solrige side af Jorden. SOHO er et projekt med internationalt samarbejde mellem Det Europæiske Rumorganisation og NASA. Den blev lanceret på en Atlas II-AS-raket fra NASAs Kennedy Space Center, Florida, i december 1995 og betjenes fra Goddard Space Flight Center.
Original kilde: Max Planck Society nyhedsmeddelelse
