Wiatry szaleją w atmosferze Słońca

Według nowych obserwacji z satelity NASA - Transition Region and Coronal Explorer (TRACE) i satelity Europejskiej Agencji Kosmicznej oraz NASA - Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) wiatry naelektryzowanego gazu przeszywają atmosferę słoneczną, pędząc z prędkością bliską tamtejszej prędkości dźwięku.

 

Zdjęcie pętli koronalnych wykonane z satelity TRACE. Widoczne kolory są fałszywe. Zdjęcie wykonano wykorzystując światło ultrafioletowe emitowane przez gorący, naelektryzowany gaz w pętlach. (Zdj. NASA, TRACE team)

Nowy wynik uzyskany przez astronomów z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) w Cambridge pokazuje, że wiatry i burze atmosfery słonecznej - o prędkości ponad 300 000 km na godzinę - są tak intensywne, że przy wyznaczaniu gęstości atmosfery grają one większą rolę niż grawitacja. Grawitacja Słońca na jej widzialnej powierzchni jest 28 razy silniejsza niż na Ziemi. Osoba ważąca 70 kg, na Słońcu ważyłaby niemal 2000 kg. Na Ziemi podobne zjawiska jak na Słońcu zaszłyby, gdyby wiatr wiał z prędkością 5000 km na godzinę.

"To odkrycie zupełnie zmienia nasze pojmowanie pętli koronalnych, ogromnych, łukowatych struktur naelektryzowanego gazu, które stanowią zewnętrzną atmosferę Słońca - koronę słoneczną" - powiedziała Amy Winebarger, główna autorka artykułu, który w marcu ukazał się w Astrophysical Journal. Obserwacje te wzbudzają żywe zainteresowanie naukowców, tym bardziej, że aktywność Słońca w koronie słonecznej powoduje czasem zakłócenia w działaniu urządzeń elektronicznych na Ziemi.

Atmosfera Słońca przeniknięta jest polem magnetycznym generowanym przez naelektryzowany gaz lub plazmę, która gwałtownie miesza się pod widoczną powierzchnią Słońca. Astronomowie od dawna obserwują pętle plazmy, nazywane pętlami koronalnymi. Wydają się one odwzorowywać skomplikowaną strukturę pola magnetycznego korony słonecznej, w dużym stopniu tak, jak żelazne opiłki otaczając magnes ujawniają niewidzialne linie jego pola magnetycznego. Pętle koronalne mają różne rozmiary, ale większość z nich jest olbrzymia, zdolna objąć kilkanaście planet takich jak Ziemia.

 

Pętle koronalne widziane przez satelitę TRACE. (Zdj. NASA, TRACE team)

Astronomowie wiedzą, że cząstki wchodzące w skład plazmy są elektrycznie naładowane, a więc czują obecność pola magnetycznego. Dotychczas naukowcy uważali, że pętle koronalne są rurkami plazmy schwytanymi i otoczonymi przez łukowatego kształtu pole magnetyczne korony.

Jednak pętle koronalne mają tajemnicze cechy. Istnienie silnej grawitacji Słońca doprowadziła astronomów do wniosku, że plazma powinna być gęstsza przy podstawie pętli i rzadka na jej szczycie, tak jak przyciąganie ziemskie powoduje, że atmosfera Ziemi rozrzedza się wraz ze wzrastającą wysokością. W rzeczywistości pętle koronalne wydają się mieć jednakową gęstość na całej wysokości, mimo że niektóre z nich rozciągają się na milion kilometrów ponad powierzchnię Słońca.

Na filmie wykonanym ze zdjęć z satelity TRACE jasne plamy plazmy wznoszą się w górę i opadają w dół. Dane z SOHO potwierdzają, że te plamy plazmy poruszały się z olbrzymią prędkością. Doprowadziło to naukowców do wniosku, że pętle koronalne nie są nieruchomą plazmą, ale raczej strumieniami plazmy poruszającymi się niezwykle szybko, które wybuchają z powierzchni Słońca i wytryskują pomiędzy struktury pola magnetycznego w koronie.

"Te pętle to raczej nie rurki plazmy zawarte w magnetycznym pojemniku, ale dżety gorącej plazmy płynące pomiędzy silnym polem magnetycznym korony," powiedział Leon Golub z CfA, współautor wspomnianego artykułu. Jeśli pętle koronalne są rzeczywiście strumieniami plazmy poruszającej się wbrew grawitacji Słońca, mogłyby mieć z grubsza tą samą gęstość na całej długości, tak jak stała jest gęstość wody wytryskującej z fontanny.

Pętle koronalne mają zróżnicowany kształt i rozmiar, ale większość z nich jest olbrzymia, zdolna objąć kilkanaście planet o rozmiarze Ziemi. (Zdj. NASA, TRACE team)

Naukowcy obserwują przepływy plazmy w około połowie pętli koronalnych jakie widzi satelita TRACE. Przepływy mogą być obecne również w pozostałych, ale mogą być one, wg badaczy, zbyt słabe, aby TRACE mógł je zmierzyć. Aby zbadać pozostałe pętle potrzebny jest lepszy sprzęt, ponieważ część pętli jest zbyt mała lub ma inną temperaturę niż TRACE potrafi zmierzyć.

Według naukowców, przepływ plazmy, który formuje pętlę, spowodowany jest prawdopodobnie przez nierównomierne ogrzewanie podstaw pętli - plazma przepływa od gorętszego końca do chłodniejszego. "Podstawy pętli dzieli odległość tysięcy kilometrów i nie ma powodu, by zakładać, że środowisko na jednym końcu będzie identyczne i będzie dostarczać dokładnie tę samą ilość ciepła jak środowisko na drugim końcu pętli," mówi Leon Golub.

Naukowcy nie są pewni co jest głównym czynnikiem grzejącym pętle, ale ich prace mogą pomóc odkryć, dlaczego korona słoneczna jest setki razy gorętsza niż powierzchnia Słońca. "Jest wiele teorii tłumaczących grzanie koronalne, ale tylko w kilku z nich ma miejsce niezwykle szybki przepływ plazmy, który widzimy w pętlach koronalnych, tak więc nasze odkrycie bardzo zawęża ich liczbę," powiedziała Amy Winebarger.

23 maja 2002
Źródło | oprac. K.Zawada

Liczba odsłon: 1339