Koronalne petlje, elegantne i svijetle strukture koje se provlače kroz solarnu površinu i u sunčevu atmosferu, ključne su za razumijevanje zašto je korona toliko vruća. Da, Sunce je, i da, vruće je, ali atmosfera je takva isto vruće. Zagonetka zašto je solarna korona vruća od Sunčeve fotosfere držala je solarne fizičare zaposlenima od sredine dvadesetog stoljeća, ali uz pomoć modernih opservatorija i naprednih teorijskih modela, sada imamo prilično dobru ideju što je uzrok tome. Dakle, je li problem riješen? Ne baš…
Pa zašto su solarni fizičari uopće toliko zainteresirani za solarnu koronu? Da bih odgovorio na ovo pitanje, povući ću ulomak iz mog prvog ikad objavljenog članka Magazina:
…mjerenja koronalnih čestica govore nam da je atmosfera Sunca zapravo toplija od površine Sunca. Tradicionalno razmišljanje sugeriralo bi da je to pogrešno; kršile bi se sve vrste fizičkih zakona. Zrak oko žarulje nije topliji od same žarulje, toplina iz nekog predmeta smanjuje se što više mjerite temperaturu (zaista očito). Ako vam je hladno, ne odmičete se od vatre, približavate joj se! - iz „Hinode Otkriva sunčevu iskru Sunca“, Magazin Space, 21. prosinca 2007.
Ovo nije samo akademska znatiželja. Svemirsko vrijeme potječe iz donje solarne korone; razumijevanje mehanizama koji stoje iza koronalnog grijanja ima široke implikacije za predviđanje energetskih (i štetnih) solarnih bljeskova i predviđanje međuplanetarnih uvjeta.
Dakle, problem koronalnog grijanja je zanimljivo pitanje i solarni fizičari su vrući na tragu odgovora zašto je korona toliko vruća. Magnetske koronalne petlje su središnje u ovom fenomenu; oni su u bazi sunčeve atmosfere i doživljavaju brzo zagrijavanje s temperaturnim gradijentom od desetaka tisuća Kelvina (u kromosferi) do desetaka milijuna Kelvina (u koroni) na vrlo kratkoj udaljenosti. Temperaturni gradijent djeluje u tankom prijelaznom području (TR), koje se razlikuje u debljini, ali na mjestima može biti samo nekoliko stotina kilometara.
Ove svijetle petlje vruće solarne plazme možda je lako uočiti, ali postoji mnogo odstupanja između promatranja korone i teorije korona. Pokazalo se da je mehanizam (i) odgovoran za zagrijavanje petlji teško ukloniti, posebno kada pokušavamo shvatiti dinamiku "srednje" temperature (a.k.a. "tople") koronalne petlje s plazmom zagrijanom na oko milion Kelvina. Približavamo se rješavanju ove zagonetke koja će pomoći svemirskim vremenskim prognozama od Sunca do Zemlje, ali trebamo razraditi zašto teorija nije ista kao što je vidimo.
Solarni fizičari su već neko vrijeme podijeljeni na ovu temu. Da li se plazma koronalne petlje zagrijava povremenim događajima magnetske rekonekcije po cijeloj dužini koronalne petlje? Ili se zagrijavaju nekim drugim stalnim grijanjem vrlo nisko u koroni? Ili je to malo oboje?
Zapravo sam proveo četiri godine boreći se s tim problemom radeći sa Solar Group-om na Sveučilištu Wales u Aberystwythu, ali bio sam na strani "stalnog grijanja". Postoji nekoliko mogućnosti kada se razmatraju mehanizmi koji stoje iza stabilnog koronalnog zagrijavanja, moje posebno područje studiranja bilo je Alfvénovo stvaranje valova i interakcije čestica valova (besramna samopromocija ... moja teza iz 2006. godine: Mirne koronalne petlje grijane turbulencijom, samo u slučaju da pred sobom imate rezervni, dosadni vikend).
James Klimchuk iz Laboratorija za solarnu fiziku Centra za solarnu letenju Goddard u Greenbeltu, Md., Zauzima drugačije mišljenje i favorizira nanoflare, impulzivni mehanizam grijanja, ali vrlo je svjestan da bi mogli nastupiti i drugi faktori:
“Posljednjih godina postalo je jasno da je zagrijavanje korijena vrlo dinamičan proces, ali su nedosljednosti između opažanja i teorijskih modela glavni izvor žgaravice. Sada smo otkrili dva moguća rješenja ove dileme: energija se oslobađa impulsivno s pravom mješavinom ubrzanja čestica i izravnim zagrijavanjem, ili se energija oslobađa postepeno vrlo blizu solarne površine.- James Klimchuk
Predviđa se da će nanoflare održavati tople koronalne petlje na svojih prilično stabilnih 1 milijun Kelvina. Znamo da su petlje ta temperatura jer emitiraju zračenje u ekstremnim ultraljubičastim (EUV) valnim duljinama, a niz promatračkih mjesta izgrađeno je ili poslano u svemir s instrumentima osjetljivim na ovu valnu duljinu. Svemirski instrumenti kao što je EUV slikovni teleskop (EIT; na brodu NASA / ESA Solarni i heliosferski opservatorij), NASA-e Prijelazna regija i Coronal Explorer (TRAG), i nedavno operiranog Japanaca Hinode svi su imali svoje uspjehe, ali mnogi proboji koronalne petlje dogodili su se nakon pokretanja TRAG davne 1998. Nanoflare je vrlo teško direktno promatrati, jer se javljaju na tako malim prostornim mjerilima, da ih nije moguće riješiti trenutnim instrumentacijom. Međutim, blizu smo i postoji trag koronalnih dokaza koji upućuju na ove energične događaje.
“Nanoflare mogu oslobađati svoju energiju na različite načine, uključujući ubrzanje čestica, a sada razumijemo da je pravi spoj ubrzanja čestica i izravno zagrijavanje jedan od načina objašnjavanja opažanja.- Klimčuk.
Polako, ali sigurno, teorijski se modeli i promatranje zbližavaju, a čini se da su solarni fizičari nakon 60 godina pokušaja blizu razumijevanja mehanizama grijanja iza korone. Gledajući kako nanoflare i drugi mehanizmi grijanja mogu utjecati jedni na druge, vrlo je vjerojatno da postoji više od jednog mehanizma za koronalno grijanje ...
Osim: Bez interesa, nanoflare će se pojaviti na bilo kojoj visini duž koronalne petlje. Iako se mogu zvati nanoflares, prema zemaljskim standardima, to su velike eksplozije. Nanoflares oslobađa energiju od 1024-1026 erg (to je 1017-1019 Džula). To je ekvivalent otprilike od 1.600 do 160.000 atomskih bombi veličine Hirošime (s eksplozivnom energijom od 15 kilotona), tako da nema ništa nano o tim koronalnim eksplozijama! No, u usporedbi sa standardnim rendgenskim plamenicima, Sunce stvara s vremena na vrijeme, s ukupnom energijom od 6 × 1025 Joules (preko 100 milijardi atomske bombe), možete vidjeti kako nanobaklje dobivaju svoje ime ...
Izvorni izvor: NASA
