Λύθηκε το μυστήριο της ηλιακής βροχής: η νεροποντή πλάσματος που πέφτει σε λίγα λεπτά

Πραγματικές βροχοπτώσεις συμβαίνουν στον Ήλιο, αλλά όχι στο νερό: Είναι πυρακτωμένα ρεύματα πλάσματος που κατεβαίνουν καθοδηγούμενα από το μαγνητικό πεδίο. Αυτό το φαινόμενο, γνωστό ως ηλιακή βροχή, προβλημάτιζε τους ερευνητές εδώ και χρόνια λόγω της ταχύτητάς του κατά τις εκρήξεις.

Μια ομάδα από το Πανεπιστήμιο της Χαβάης έβαλε τάξη στο παζλ με ένα έργο που δημοσιεύτηκε στο... Το Αστροφυσικό Περιοδικό, όπου Δείχνουν ότι η χημική σύνθεση του ηλιακού στέμματος δεν παραμένει σταθερή., και αυτή η λεπτομέρεια αλλάζει εντελώς τον ρυθμό ψύξης και συμπύκνωσης πλάσματος.

Τι είναι η ηλιακή βροχή και γιατί ήταν εκπληκτική

Σε αντίθεση με τη γήινη βροχή, η ηλιακή εκδοχή εμφανίζεται στο στέμμα, το το εξώτατο και πολύ θερμό στρώμα της ατμόσφαιρας του Ήλιου, όπου μικρές περιοχές πλάσματος ψύχονται απότομα, αυξάνουν την πυκνότητά τους και πέφτουν σε χαμηλότερα στρώματα με μεγάλη ταχύτητα. Το περίεργο ήταν ότι, αντί να παίρνεις ώρες όπως προβλέπεται από τα κλασικά μοντέλα, «Σταγονίδια» πλάσματος εμφανίστηκαν μέσα σε λίγα λεπτά κατά τη διάρκεια των εκρήξεων.

Παρατηρήσεις με ηλιακούς ανιχνευτές και τηλεσκόπια είχαν επιβεβαιώσει αυτήν την επιταχυνόμενη συμπεριφορά, αλλά οι υπολογισμοί δεν την αναπαρήγαγαν. Ο λόγος, οι συγγραφείς εξηγούν τώρα, Είναι ότι εξαρχής θεωρήθηκε ομοιογενές και αμετάβλητο στο μείγμα των στοιχείων του., μια απλοποίηση που είχε το τίμημά της κατά την προσομοίωση της πραγματικότητας.

Το κομμάτι που λείπει: ένα στέμμα με μεταβαλλόμενη χημεία

Η βασική ανακάλυψη έρχεται στο να επιτραπεί η Η αφθονία των στοιχείων ποικίλλει στο χώρο και στο χρόνο εντός των προσομοιώσεωνΕισάγοντας αλλαγές στην αναλογία των στοιχείων του χαμηλή ενέργεια πρώτου ιονισμού —όπως ο σίδηρος ή το πυρίτιο—, Το μοντέλο αποκαλύπτει ότι αυτές οι περιοχές λειτουργούν ως εξαιρετικά αποδοτικά θερμαντικά σώματα. όταν συγκεντρώνονται στην κορυφή των στεφανιαίων βρόχων.

Αυτή η τοπική περίσσεια βαρέων στοιχείων διευκολύνει μια πολύ ταχύτερη απώλεια ενέργειας μέσω ακτινοβολίας από ό,τι εκτιμάται, η οποία προκαλεί την απότομη ψύξη και συμπύκνωση του πλάσματος. Σύμφωνα με την ομάδα, με επικεφαλής τον Λουκ Φουσίμι Μπέναβιτζ Μαζί με τον Jeffrey W. Reep, η προσαρμογή της χημείας του στέμματος ήταν ο «διακόπτης» που επέτρεψε στην προσομοίωση να αναπαράγει αυτό που φαίνεται στα τηλεσκόπια.

Βήμα προς βήμα: από το φλας στον καταρράκτη πλάσματος

Όλα ξεκινούν με μια έκρηξη που θερμαίνει παρορμητικά τη χρωμόσφαιρα., το στρώμα που βρίσκεται κάτω από το στέμμα. Αυτή η θερμότητα προκαλεί την λεγόμενη χρωμοσφαιρική εξάτμιση: πυκνό υλικό ανεβαίνει και γεμίζει τους μαγνητικούς βρόχους του στέμματος με πλάσμα που έχει πιο παρόμοια σύνθεση με αυτή της φωτόσφαιρας.

Μόλις φτάσει στην κορυφή, η ροή συγκεντρώνει στοιχεία όπως ο σίδηρος και το πυρίτιο στο υψηλότερο σημείο του βρόχουΑυτή η συσσώρευση, λόγω της μεγάλης ικανότητάς της να ακτινοβολεί ενέργεια, προκαλεί πολύ εντοπισμένη ψύξη. Η πίεση πέφτει, το κοντινό περιβάλλον παρέχει περισσότερο πλάσμα, Η πυκνότητα αυξάνεται και ενεργοποιείται η θερμική αστάθεια, γεγονός που επιταχύνει τη διαδικασία.Το υλικό συμπυκνώνεται και οι στεφανιαίες καταιγίδες αρχίζουν μέσα σε λίγα λεπτά.

Αυτή η αλυσίδα γεγονότων - έκρηξη, εξάτμιση, εμπλουτισμός σε βαρέα στοιχεία, εκρηκτική ψύξη και κατάρρευση - τελικά ταιριάζει με τις ακολουθίες που καταγράφονται από όργανα αφιερωμένα στην παρακολούθηση της ηλιακής δραστηριότητας. Για τους συγγραφείς, Δεν είναι ένα ανέκδοτο υποπροϊόναλλά ένα βασική δυναμική διαδικασία της ατμόσφαιρας του Ήλιου.

Επιπτώσεις για την πρόβλεψη του διαστημικού καιρού

Η κατανόηση του πότε και πού σχηματίζονται αυτές οι καταιγίδες πλάσματος δεν είναι απλώς ένας θεωρητικός θρίαμβος. Συνδέοντας τις ηλιακές καταιγίδες με τη χημεία και τη δυναμική των μαγνητικών βρόχων, Το νέο μοντέλο προσφέρει ενδείξεις για βελτιστοποίηση ειδοποιήσεις για τον διαστημικό καιρό, απαραίτητο για την προστασία δορυφόρων, επικοινωνιών, πλοήγησης και δικτύων ηλεκτρικής ενέργειας.

Προσομοιώσεις πιο πιστές στην πραγματική συμπεριφορά της κορώνας επιτρέπουν την καλύτερη πρόβλεψη των επιπτώσεων των εκρήξεων και των εκτινάξεων μάζας από το στέμμαΣτην πράξη, έχοντας πιο ακριβή παράθυρα προειδοποίησης μπορεί να κάνει τη διαφορά μεταξύ μιας διαχειρίσιμης διαταραχής και μιας δαπανηρής διακοπής κρίσιμων υπηρεσιών.

Τι ακολουθεί στη φυσική του ήλιου

Η μελέτη ανοίγει την πόρτα στη χαρτογράφηση, με περισσότερες λεπτομέρειες, του πώς εξελίσσονται οι αφθονίες των στοιχείων στο στέμμα με την πάροδο του χρόνου και πώς συνδέονται με το... αλλαγές στο μαγνητικό πεδίοΗ ομάδα προτείνει τον συνδυασμό μοντέλων και παρατηρήσεων για την παρακολούθηση αυτών των διακυμάνσεων σε διαφορετικές κλίμακες.

Όργανα όπως το Παρατηρητήριο Ηλιακής Δυναμικής και αποστολές που πλησιάζουν όλο και περισσότερο τον Ήλιο, όπως το Parker Solar Probe, μπορεί να παρέχει δεδομένα σε πραγματικό χρόνο με τα οποία θα επαληθευτούν και θα βελτιωθούν αυτές οι προσομοιώσεις. Ο στόχος είναι Δημιουργήστε ένα ενοποιημένο πλαίσιο που συνδέει τις εκρήξεις, τη χημεία του στέμματος και την εκπομπή ρύπων πλάσματος με την προγνωστική ικανότητα..

Με Αυτό το έργο υπογεγραμμένο από Λουκ Φουσίμι Μπέναβιτζ, Τζέφρι Γ. Ριπ, Λούκας Α. Ταρ και Άντι Σ.Χ. Το εν Το Αστροφυσικό Περιοδικό, η κοινότητα έχει μια συνεκτική εξήγηση για το γιατί οι ηλιακές καταιγίδες εμφανίζονται τόσο γρήγορα κατά τη διάρκεια των εκρήξεων. Ένα λιγότερο ομοιόμορφο στέμμα από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως αποδεικνύεται ότι είναι το κλειδί για την κατανόηση της πύρινης νεροποντής που πέφτει στο άστρο μας.