Haben Sie jemals den heißen Sommerwind über ein reifendes Weizenfeld wehen sehen? Wenn ja, sind Sie mit dem Welleneffekt vertraut. Dieser Kaskadeneffekt wird Alfvén-Wellen genannt.
Dank des Solar Dynamics Observatory (SDO) der NASA können wir jetzt die Wirkung von Alfvén-Wellen sehen, ihre Bewegungen verfolgen und sehen, wie viel Energie mitgeführt wird. Diese neuen Erkenntnisse haben aufschlussreiche Solarforscher und könnten der Schlüssel zu zwei weiteren rätselhaften solaren Ereignissen sein - der intensiven Erwärmung der Korona auf etwa 20-mal heißer als die Sonnenoberfläche und Sonnenwinden, die bis zu 1,5 Millionen Meilen pro Stunde wehen.
"SDO hat eine erstaunliche Auflösung, so dass Sie tatsächlich einzelne Wellen sehen können", sagt Scott McIntosh vom Nationalen Zentrum für Atmosphärenforschung in Boulder, Colorado. "Jetzt können wir sehen, dass diese Wellen nicht etwa 1000stel der benötigten Energie haben, wie wir bisher dachten." Es hat eine Glühbirne von etwa 1100 W pro 11 Quadratfuß Sonnenoberfläche, was ausreicht, um die Sonnenatmosphäre zu erwärmen und den Sonnenwind anzutreiben. “
Wie McIntosh in seinem 28. Juli betont Natur Artikel, Alfvén Wellen sind ziemlich einfach. Ihre Bewegung bewegt sich entlang der Magnetfeldlinien auf und ab, ähnlich wie sich eine Vibration entlang einer Gitarrensaite bewegt. Das die Sonne umgebende Plasmafeld bewegt sich im Einklang mit den Feldlinien. Das SDO kann diese Bewegung „sehen“ und verfolgen. Obwohl das Szenario viel komplexer ist, ist das Verständnis der Wellen der Schlüssel zum Verständnis der Art der Sonne-Erde-Verbindung und anderer weniger klarer Fragen, wie z. B. was die koronale Erwärmung und die Geschwindigkeit des Sonnenwinds verursacht.
"Wir wissen, dass es Mechanismen gibt, die ein riesiges Energiereservoir an der Sonnenoberfläche liefern", sagt der Weltraumwissenschaftler Vladimir Airapetian vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Md Atmosphäre und dann als Wärme freigesetzt. " Die Bestimmung der Details dieses Mechanismus wurde jedoch lange diskutiert. Airapetian weist darauf hin, dass eine Studie wie diese bestätigt, dass Alfvén-Wellen Teil dieses Prozesses sein können, dass wir jedoch selbst mit SDO noch nicht über die Bildauflösung verfügen, um dies endgültig zu beweisen.
Hannes Alfvén theoretisierte die Wellen erstmals 1942, aber erst 2007 wurden sie tatsächlich beobachtet. Dies bewies, dass sie Energie von der Sonnenoberfläche in die Atmosphäre transportieren konnten, aber die Energie war zu schwach, um die hohe Hitze der Korona zu erklären. Diese Studie besagt, dass diese ursprünglichen Zahlen möglicherweise unterschätzt wurden. McIntosh analysierte in Zusammenarbeit mit einem Team von Lockheed Martin von der norwegischen Universität Oslo und der katholischen Universität Leuven in Belgien die großen Schwankungen in Filmen des SDO-Instruments Atmospheric Imagine Assembly (AIA), das am 25. April 2010 aufgenommen wurde. „Unser Codename für Diese Forschung war "The Wiggles", sagt McIntosh. „Weil die Filme wirklich so aussehen, als ob die Sonne aus Wackelpudding besteht, der überall hin und her wackelt. Diese Wackelbewegungen tragen eindeutig Energie. “
Die als Spicules bezeichneten „Wiggles“ wurden dann gegen Alfvén-Wellen modelliert und als gut passend befunden. Einmal lokalisiert, konnte das Team die Form, Geschwindigkeit und Energie der Wellen analysieren. „Die Sinuskurven weichen mit einer Geschwindigkeit von über 30 Meilen pro Sekunde nach außen ab und wiederholen sich alle 150 bis 550 Sekunden. Diese Geschwindigkeiten bedeuten, dass die Wellen energisch genug sind, um den schnellen Sonnenwind zu beschleunigen und die ruhige Korona zu erhitzen. “ sagt das Team. „Die Kürze der Wiederholung - bekannt als die Periode der Welle - ist ebenfalls wichtig. Je kürzer die Periode ist, desto leichter kann die Welle ihre Energie an die koronale Atmosphäre abgeben. Dies ist ein entscheidender Schritt in diesem Prozess. “
Nach vorläufigen Daten sprangen die Spicules auf koronale Temperaturen von mindestens 1,8 Millionen Grad Fahrenheit. Die Paarung von Alfvén-Wellen und Wärme ist möglicherweise genau das Richtige, um die Korona auf ihrer aktuellen Temperatur zu halten… aber nicht genug, um Strahlungsstöße zu verursachen. "Zu wissen, dass möglicherweise genug Energie in den Wellen ist, ist nur die eine Hälfte des Problems", sagt Goddards Airapetian. „Die nächste Frage ist, herauszufinden, welcher Teil dieser Energie in Wärme umgewandelt wird. Es könnte alles sein, oder es könnten 20 Prozent davon sein - also müssen wir die Details dieser Konvertierung kennen. “
Mehr studieren? Darauf kannst du wetten'. Und das SDO-Team ist der Aufgabe gewachsen.
"Wir verstehen den Prozess immer noch nicht genau, aber wir bekommen immer bessere Beobachtungen", sagt McIntosh. "Der nächste Schritt besteht darin, dass die Menschen die Theorien und Modelle verbessern, um die Essenz der Physik, die gerade geschieht, wirklich zu erfassen."
Quelle der Originalgeschichte: NASA SDO News.
