Нановспышки

редактировать
"Эта карта температуры в искусственных цветах показывает активную область солнечного света AR10923, наблюдаемую близко к центру солнечного диска. Синие области обозначают плазму около 10 миллионов градусов К. " Предоставлено: Реале и др. (2009), НАСА.

A нановспышка - это очень небольшое эпизодическое событие нагрева, которое происходит в короне, внешней атмосфере Солнца.

Гипотеза «микровспышек» как возможное объяснение нагрева короны была впервые предложена Томасом Голдом, а затем развита Юджином Паркер.

Согласно Паркеру, нановспышка возникает в результате события магнитное пересоединение, которое преобразует энергию, запасенную в солнечном магнитном поле, в движение плазмы. Движение плазмы (рассматриваемое как движение жидкости) происходит на столь малых масштабах длины, что вскоре затухает за счет турбулентности, а затем вязкости. Таким образом, энергия быстро преобразуется в тепло и проводится свободными электронами вдоль силовых линий магнитного поля ближе к месту включения нановспышки. Чтобы нагреть область очень высокого рентгеновского излучения на площади 1 "x 1", нановспышка 10 Дж должна происходить каждые 20 секунд, а 1000 нановспышек в секунду должны происходить в большом активная область 10 х 10 км. Согласно этой теории, излучение от большой вспышки может быть вызвано серией микронановспышек, которые нельзя наблюдать по отдельности.

Модель нановспышки долгое время страдала от недостатка данных наблюдений. Моделирование предсказывает, что нановспышки создают слабый горячий (~ 10 МК) компонент меры излучения. К сожалению, современные инструменты, такие как спектрометр для формирования изображений в экстремальном ультрафиолетовом диапазоне на борту Hinode, недостаточно чувствительны к диапазону, в котором происходит это слабое излучение, что делает невозможным надежное обнаружение. Недавние данные, полученные с помощью зондирующей ракеты EUNIS, предоставили некоторые спектральные доказательства того, что плазма не вспыхивает при температурах около 9 МК в ядрах активной области.

Содержание

  • 1 Нановспышки и корональная активность
  • 2 Нановспышки и корональный нагрев
  • 3 См. Также
  • 4 Ссылки
  • 5 Внешние ссылки

Нановспышки и корональная активность

Типичные вспышки корональные петли, наблюдаемые TRACE в EUV-лучах

Телескопические наблюдения показывают, что солнечное магнитное поле, которое теоретически «заморожено» в газе плазмы в фотосфере, расширяется до примерно полукруглых структур в корона. Эти корональные петли, которые можно увидеть на EUV и рентгеновских изображениях (см. Рисунок слева), часто ограничивают очень горячую плазму с эмиссией, характерной для температуры от одного до нескольких миллионов градусов..

Многие флюсовые трубки относительно стабильны, как видно на мягких рентгеновских изображениях, и излучают с постоянной скоростью. Однако мерцания, яркости, небольшие взрывы, яркие точки, вспышки и массовые извержения наблюдаются очень часто, особенно в активных областях. Эти макроскопические признаки солнечной активности рассматриваются астрофизиками как феноменология, связанная с событиями релаксации напряженных магнитных полей, во время которых часть накопленной ими энергии в конечном итоге выделяется в кинетическую энергию частиц (нагревание); это может происходить через рассеивание тока, эффект Джоуля или любой из нескольких нетепловых плазменных эффектов.

Теоретические работы часто обращаются к концепции магнитного пересоединения для объяснения этих вспышек. Однако современное мышление предполагает, что лучше, чем единый крупномасштабный эпизод такого процесса, переподключение множества мелких версий, каскадно соединяющихся вместе. Теория нановспышек предполагает, что эти события магнитного пересоединения, происходящие почти в одно и то же время на малых масштабах длины в любом месте короны, очень многочисленны, каждое из которых обеспечивает незаметно малую часть полной энергии, необходимой для макроскопического события. Эти нановспышки сами по себе могут напоминать очень крошечные вспышки, близкие друг к другу как во времени, так и в пространстве, эффективно нагревая корону и лежащие в основе многих явлений солнечной магнитной активности.

Эпизодический нагрев, часто наблюдаемый в активных областях, включая такие крупные события, как вспышки и выбросы корональной массы, которые могут быть спровоцированы каскадными эффектами, аналогичными тем, которые описываются математическими теориями катастроф. В гипотезе о том, что солнечная корона находится в состоянии самоорганизованной критичности, напряжение магнитного поля должно увеличиваться до тех пор, пока небольшое возмущение не вызовет множество мелких нестабильностей, происходящих вместе, как это происходит в лавинах.

Одним из экспериментальных результатов, часто цитируемых в поддержку теории нановспышек, является тот факт, что распределение количества вспышек, наблюдаемых в жестком рентгеновском излучении, является функцией их энергии, следуя степенному закону с отрицательными спектральными характеристиками. индекс. Достаточно большой степенной индекс позволил бы самым маленьким событиям преобладать в общей энергии. В области энергий обычных вспышек индекс имеет значение примерно -1,8. На самом деле, тем не менее, отрицательный спектральный индекс, превышающий 2, необходим для поддержания солнечной короны с помощью гипотезы нановспышки.

Нановспышки и нагрев короны

Линии магнитного поля Солнца

Проблема нагрева короны до сих пор не решена, хотя исследования продолжаются, и в солнечной короне были обнаружены другие свидетельства наличия нановспышек. Количество энергии, накопленной в солнечном магнитном поле, может составлять корональный нагрев, необходимый для поддержания плазмы при этой температуре и для уравновешивания корональных радиационных потерь.

Излучение - не единственный механизм потеря энергии в короне: поскольку плазма сильно ионизирована, а магнитное поле хорошо организовано, теплопроводность является конкурентным процессом. Потери энергии из-за теплопроводности того же порядка, что и потери на излучение в короне. Энергия, выделяемая в короне, которая не излучается извне, возвращается к хромосфере по дугам. В переходной области , где температура составляет примерно 10 -10 К, потери на излучение слишком высоки, чтобы их можно было уравновесить какой-либо формой механического нагрева. Очень высокий градиент температуры, наблюдаемый в этом диапазоне температур, увеличивает проводящий поток для обеспечения облучаемой мощности. Другими словами, переходная область настолько крутая (температура увеличивается с 10kK до 1MK на расстоянии порядка 100 км), потому что теплопроводность из более горячей атмосферы должна уравновешивать высокие радиационные потери, как указано в многочисленных эмиссионные линии, образованные ионизированными атомами (кислорода, углерода, железа и т. Д.).

Солнечная конвекция может обеспечить необходимое отопление, но еще не известным способом. На самом деле, до сих пор неясно, как эта энергия передается из хромосферы (где она может быть поглощена или отражена), а затем рассеивается в короне, а не в солнечном ветре. Кроме того, где именно это происходит? : в нижней короне или, главным образом, в верхней короне, где силовые линии магнитного поля открываются в космос гелиосферу, заставляя солнечный ветер в солнечная система.

Важность магнитного поля признается всеми учеными: существует строгое соответствие между областями, где облучаемый поток выше (особенно в рентгеновских лучах), и областями сильного магнитного поля.

Проблема нагрева короны усложняется тем фактом, что различные особенности короны требуют очень разного количества энергии. Трудно поверить, что очень динамичные и энергичные явления, такие как вспышки и выбросы корональной массы, имеют один и тот же источник энергии со стабильными структурами, покрывающими очень большие площади на Солнце: если нановспышки нагреют всю корону, то они должны быть распределены таким образом. равномерно, чтобы выглядело как постоянный нагрев. Сами по себе вспышки - и микровспышки, которые при детальном изучении кажутся имеющими одну и ту же физику, - очень прерывистые в пространстве и времени, и поэтому не имеют отношения к какому-либо требованию постоянного нагрева. С другой стороны, чтобы объяснить очень быстрые и энергичные явления, такие как солнечные вспышки, магнитное поле должно быть структурировано на расстояниях порядка метра.

Солнечная вспышка и корональный выброс массы (СТЕРЕО )

альфвеновские волны, генерируемые конвективными движениями в фотосфере, могут проходить через хромосферу и переходная область, несущая поток энергии, сравнимый с потоком, необходимым для поддержания короны. В любом случае, периоды волновых потоков, наблюдаемые в высокой хромосфере и в нижней переходной области, имеют порядок 3 -5 мин. Это время больше, чем время, необходимое альфвеновским волнам, чтобы пересечь типичную корональную петлю. Это означает, что большинство диссипативных механизмов могут обеспечивать достаточную энергию только на расстояниях дальше от солнечной короны. Более вероятно, что альфвеновские волны являются ответственный за ускорение солнечного ветра в корональных дырах.

Теория микронановспышек, первоначально разработанная Паркером, является одной из тех, которые объясняют нагрев короны как рассеяние электрических токов, генерируемых спонтанной релаксацией магнитного поля к конфигурации более низкая энергия. Таким образом, магнитная энергия преобразуется в Джоулев нагрев. Сплетение силовых линий корональных магнитных трубок вызывает события магнитного пересоединения с последующим изменением магнитного поля на малых масштабах длины без одновременного изменения магнитного поля. линии на больших масштабах. Таким образом можно объяснить, почему корональные петли стабильны и в то же время такие горячие.

Омическое рассеяние токами могло быть хорошей альтернативой для объяснения корональной активности. В течение многих лет магнитное пересоединение использовалось в качестве основного источника энергии солнечных вспышек. Однако этот механизм нагрева не очень эффективен в больших токовых слоях, тогда как больше энергии выделяется в турбулентных режимах, когда нановспышки происходят на гораздо меньших масштабах, где нелинейными эффектами нельзя пренебречь.

См. Также

  • Портал Солнечной системы
  • Астрономический портал
  • значок Звездный портал

Источники

Внешние ссылки

  • Новости НАСА Крошечные вспышки, ответственные за чрезмерное тепло солнечной атмосферы.
Последняя правка сделана 2021-05-31 09:19:58
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте