ลูปโคโรนาลโครงสร้างที่สง่างามและสว่างวกวนผ่านพื้นผิวดวงอาทิตย์และสู่บรรยากาศสุริยะนั้นเป็นกุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจว่าทำไมโคโรนาถึงร้อนมาก ใช่มันเป็นดวงอาทิตย์และใช่มันร้อน แต่บรรยากาศของมันคือ เกินไป ร้อน. ปริศนาเกี่ยวกับสาเหตุที่ว่าทำไมดวงอาทิตย์โคโรนาร้อนกว่าโฟโตสเฟียร์ของดวงอาทิตย์ทำให้นักฟิสิกส์สุริยะยุ่งตั้งแต่ศตวรรษที่ยี่สิบ แต่ด้วยความช่วยเหลือของหอสังเกตการณ์ที่ทันสมัยและแบบจำลองเชิงทฤษฎีขั้นสูงตอนนี้เรามีความคิดที่ดี ดังนั้นปัญหาได้รับการแก้ไขหรือไม่ ไม่มาก ...
เหตุใดนักฟิสิกส์แสงอาทิตย์จึงสนใจโคโรนาแสงอาทิตย์อยู่แล้ว? ในการตอบคำถามนี้ฉันจะดึงข้อความที่ตัดตอนมาจากบทความ Space Magazine เล่มแรกของฉัน:
…การตรวจวัดอนุภาคโคโรนาบอกเราว่าบรรยากาศของดวงอาทิตย์นั้นร้อนกว่าพื้นผิวดวงอาทิตย์ การคิดแบบดั้งเดิมจะแนะนำว่าสิ่งนี้ผิด กฎหมายทางกายภาพทุกประเภทจะถูกละเมิด อากาศรอบ ๆ หลอดไฟนั้นไม่ร้อนกว่าตัวหลอดความร้อนจากวัตถุจะลดลงไปอีกเมื่อคุณวัดอุณหภูมิ (ชัดเจนจริงๆ) หากคุณหนาวคุณไม่ต้องขยับออกห่างจากไฟคุณเข้าใกล้มันมากขึ้น! - จาก“ Hinode ค้นพบประกายที่ซ่อนอยู่ของซัน”, นิตยสารอวกาศ, 21 ธันวาคม 2007
นี่ไม่ใช่แค่ความอยากรู้อยากเห็นทางวิชาการ สภาพอากาศในอวกาศมีต้นกำเนิดมาจากสุริยะที่ต่ำกว่า การทำความเข้าใจกับกลไกที่อยู่เบื้องหลังการทำความร้อนด้วยลมมีผลกระทบมากมายในการทำนายพลังของเปลวสุริยะและการพยากรณ์สภาพดาวเคราะห์
ดังนั้นปัญหาความร้อนของโคโรนาจึงเป็นประเด็นที่น่าสนใจและนักฟิสิกส์แสงอาทิตย์ก็ร้อนแรงในการตอบคำถามที่ว่าทำไมโคโรนาถึงร้อนมาก วงเวียนแม่เหล็กเป็นศูนย์กลางของปรากฏการณ์นี้ พวกมันอยู่ที่ฐานของชั้นบรรยากาศสุริยะและสัมผัสกับการให้ความร้อนอย่างรวดเร็วด้วยการไล่ระดับอุณหภูมิจากเคลวิน (ในบรรยากาศ) ไปจนถึงหมื่นเคลวิน (ในโคโรนา) ในระยะสั้นมาก การไล่ระดับอุณหภูมิทำหน้าที่ข้ามภูมิภาคทรานซิชันบาง (TR) ซึ่งแตกต่างกันไปในความหนา แต่อาจมีความหนาเพียงไม่กี่ร้อยกิโลเมตรในสถานที่
พลาสม่าพลาสม่าร้อนที่ร้อนแรงเหล่านี้อาจมองเห็นได้ง่าย แต่มีความแตกต่างมากมายระหว่างการสังเกตของโคโรนาและทฤษฎีโคโรนา กลไกที่รับผิดชอบในการให้ความร้อนลูปได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นเรื่องยากที่จะตรึงลงโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพยายามที่จะเข้าใจพลวัตของ "อุณหภูมิกลาง" (a.k.a. "อบอุ่น") ลูปโคโรนาด้วยพลาสมาอุ่นประมาณหนึ่งล้านเคลวิน เราใกล้ชิดกับการไขปริศนานี้ซึ่งจะช่วยทำนายการพยากรณ์อากาศในอวกาศจากดวงอาทิตย์สู่โลก แต่เราจำเป็นต้องหาเหตุผลว่าทำไมทฤษฎีไม่เหมือนกับสิ่งที่เราเห็น
นักฟิสิกส์พลังงานแสงอาทิตย์ได้ถูกแบ่งออกในหัวข้อนี้มาระยะหนึ่งแล้ว พลาสม่าวนลูปแบบโคโรนาลถูกทำให้ร้อนโดยเหตุการณ์การเชื่อมต่อทางแม่เหล็กเป็นระยะ ๆ ตลอดความยาวของลูปแบบโคโรนา หรือพวกเขาถูกทำให้ร้อนโดยความร้อนคงที่อื่น ๆ ที่ต่ำมากในโคโรนา? หรือว่าเป็นทั้งสองอย่าง?
ที่จริงฉันใช้เวลาสี่ปีในการต่อสู้กับปัญหานี้ในขณะที่ทำงานกับ Solar Group ที่ University of Wales, Aberystwyth แต่ฉันอยู่ข้าง "ความร้อนที่มั่นคง" มีความเป็นไปได้หลายอย่างเมื่อพิจารณากลไกที่อยู่เบื้องหลังการทำความร้อนแบบโคโรนาลอย่างต่อเนื่องพื้นที่ศึกษาของฉันโดยเฉพาะคือการผลิตคลื่นอัลฟ่าและการปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคกับคลื่น ลูป Coronal Quiescent อุ่นโดยความวุ่นวายในกรณีที่คุณมีวันหยุดสุดสัปดาห์ว่างที่น่าเบื่อ)
James Klimchuk จากห้องปฏิบัติการฟิสิกส์อวกาศของ Goddard Space Flight Center ใน Greenbelt, Md. มีความเห็นที่แตกต่างและให้ความช่วยเหลือกับ nanoflare กลไกการให้ความร้อนที่หุนหันพลันแล่น แต่เขาตระหนักดีว่าปัจจัยอื่น ๆ อาจเข้ามาเล่น:
“ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมามีความชัดเจนว่าการให้ความร้อนด้วยโคโรนาเป็นกระบวนการที่มีพลวัตสูง แต่ความไม่สอดคล้องระหว่างการสังเกตและแบบจำลองเชิงทฤษฎีเป็นแหล่งที่มาของอาการแสบร้อนกลางอก ขณะนี้เราได้ค้นพบวิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้สองวิธีสำหรับภาวะที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออกนี้: พลังงานถูกปลดปล่อยออกมาโดยการผสมผสานของการเร่งความเร็วของอนุภาคและการให้ความร้อนโดยตรงหรือพลังงานถูกปล่อยออกมาใกล้กับผิวดวงอาทิตย์” - James Klimchuk
Nanoflares ได้รับการคาดการณ์ว่าจะรักษาลูปเวียนที่อบอุ่นที่เคลวินที่ค่อนข้างคงที่ 1 ล้านเคลวิน เรารู้ว่าลูปเป็นอุณหภูมินี้เมื่อปล่อยรังสีในช่วงความยาวคลื่นอุลตร้าไวโอเล็ต (EUV) และหอสังเกตการณ์ได้ถูกสร้างหรือส่งไปยังอวกาศด้วยเครื่องมือที่ไวต่อความยาวคลื่นนี้ เครื่องมือพื้นฐานทางอวกาศเช่น EUV Imaging Telescope (EIT; onboard the NASA / ESA) หอดูดาวพลังงานแสงอาทิตย์และเฮลิโอสเฟียร์) นาซ่า Transition Region และ Coronal Explorer (ติดตาม) และภาษาญี่ปุ่นที่ใช้งานล่าสุด Hinode ทุกภารกิจมีความสำเร็จ แต่มีการค้นพบวนเวียนเวียนเกิดขึ้นมากมายหลังจากการเปิดตัว ติดตาม ย้อนกลับไปในปี 1998 Nanoflares เป็นเรื่องยากมากที่จะสังเกตโดยตรงเนื่องจากเกิดขึ้นบนสเกลเชิงพื้นที่ขนาดเล็กดังนั้นจึงไม่สามารถแก้ไขได้ด้วยเครื่องมือปัจจุบัน อย่างไรก็ตามเราอยู่ใกล้และมีร่องรอยของหลักฐานชเวียนที่ชี้ไปยังเหตุการณ์ที่มีพลังเหล่านี้
“Nanoflares สามารถปลดปล่อยพลังงานในรูปแบบต่าง ๆ รวมถึงการเร่งความเร็วของอนุภาคและตอนนี้เราเข้าใจแล้วว่าการเร่งความเร็วของอนุภาคและการให้ความร้อนโดยตรงเป็นวิธีหนึ่งที่จะอธิบายการสังเกตการณ์ได้” - Klimchuk
อย่างช้า ๆ แต่แน่นอนว่าแบบจำลองทางทฤษฎีและการสังเกตการณ์กำลังมารวมกันและดูเหมือนว่าหลังจากลอง 60 ปีนักฟิสิกส์แสงอาทิตย์ก็ใกล้จะเข้าใจกลไกการทำความร้อนที่อยู่เบื้องหลังโคโรนา โดยการดูว่า nanoflares และกลไกการให้ความร้อนอื่น ๆ อาจมีผลต่อกันอย่างไรมีความเป็นไปได้สูงที่กลไกการทำความร้อนแบบโคโรนามากกว่าหนึ่งอันกำลังเล่น ...
นอกเหนือ: สิ่งที่น่าสนใจคือ nanoflares จะเกิดขึ้นที่ระดับความสูงใด ๆ ตามวงเวียนเวียน แม้ว่าพวกเขาอาจจะเรียก nanoflaresตามมาตรฐานโลกพวกมันมีการระเบิดครั้งใหญ่ Nanoflares ปล่อยพลังงาน 1024-1026 erg (นั่นคือ 10)17-1019 จูล) นี่เทียบเท่าระเบิดปรมาณูขนาดฮิโรชิม่าประมาณ 1,600 ถึง 160,000 (ด้วยพลังงานระเบิด 15 กิโลตัน) ดังนั้นไม่มีอะไรเลย นาโน เกี่ยวกับการระเบิดชเวียนเหล่านี้! แต่เมื่อเปรียบเทียบกับรังสีเอกซ์แบบมาตรฐานนั้นดวงอาทิตย์จะสร้างพลังงานเป็นครั้งคราวด้วยพลังงานทั้งหมด 6 × 1025 จูล (ระเบิดปรมาณูมากกว่า 100 พันล้าน) คุณสามารถดูได้ว่า นาโนพลุได้รับชื่อของพวกเขา ...
แหล่งดั้งเดิม: NASA
