Koronálne slučky, elegantné a svetlé štruktúry, prechádzajúce cez slnečný povrch a do slnečnej atmosféry, sú kľúčové na pochopenie toho, prečo je koróna tak horúca. Áno, je to Slnko a je horúce, ale jeho atmosféra je tiež hot. Hádanka o tom, prečo je slnečná koróna teplejšia ako fotosféra Slnka, udržiavala solárnych fyzikov už od polovice dvadsiateho storočia zaneprázdnenými, ale s pomocou moderných observatórií a pokročilých teoretických modelov máme teraz celkom dobrý nápad, čo to spôsobuje. Je teda problém vyriešený? Nie úplne…
Prečo sú tak solární fyzici tak zaujíma slnečnú korónu? Aby som na to mohol odpovedať, vytiahnem výňatok z môjho prvého článku v časopise Space Magazine:
…merania koronálnych častíc nám hovoria, že atmosféra Slnka je v skutočnosti teplejšia ako povrch Slnka. Tradičné myslenie by naznačovalo, že to nie je správne; boli by porušené všetky druhy fyzikálnych zákonov. Vzduch okolo žiarovky nie je horúci ako samotná žiarovka, teplo z objektu sa bude znižovať, čím ďalej budete merať teplotu (samozrejme). Ak je zima, neodpúšťate sa od ohňa, dostanete sa bližšie k ohňu! - z časopisu Hinode objavuje skryté iskry od spoločnosti Sun, časopisu Space Magazine 21. decembra 2007
Toto nie je iba akademická zvedavosť. Vesmírne počasie pochádza zo spodnej slnečnej koróny; Pochopenie mechanizmov koronálneho zahrievania má ďalekosiahle dôsledky pre predpovedanie energetických (a škodlivých) slnečných erupcií a predpovedanie medziplanetárnych podmienok.
Problém koronálneho zahrievania je teda zaujímavý problém a solárni fyzici sú horúci na ceste k odpovedi na to, prečo je koróna tak horúca. Magnetické koronálne slučky sú stredobodom tohto javu; sú na základni slnečnej atmosféry a zažívajú rýchle zahrievanie s teplotným gradientom od desiatok tisíc Kelvinov (v chromosfére) po desiatky miliónov Kelvinov (v koróne) na veľmi krátku vzdialenosť. Teplotný gradient pôsobí cez tenkú prechodovú oblasť (TR), ktorá sa líši v hrúbke, ale miestami môže byť hrubá len niekoľko stoviek kilometrov.
Tieto jasné slučky horúcej slnečnej plazmy môžu byť ľahko viditeľné, ale medzi pozorovaním korónovej a koronálnej teórie existuje veľa rozdielov. Mechanizmus (-y) zodpovedný za zahrievanie slučiek sa ukázal byť obtiažny, najmä keď sa snažíme pochopiť dynamiku „stredných teplôt“ (a.k.a. „teplých“) koronálnych slučiek s plazmou zahriatou na približne jeden milión Kelvinov. Blížime sa k riešeniu tejto hádanky, ktorá pomôže predpovedi kozmického počasia zo Slnka na Zem, ale musíme zistiť, prečo teória nie je rovnaká ako to, čo vidíme.
Slneční fyzici boli na túto tému už nejaký čas rozdelení. Je plazma koronálnej slučky zahrievaná prerušovanými udalosťami magnetického opätovného spojenia po celej dĺžke koronálnej slučky? Alebo sú vyhrievané nejakým iným stálym vykurovaním veľmi nízko v koróne? Alebo je to trochu oboje?
Vlastne som strávil štyri roky zápasením s týmto problémom, keď som pracoval v skupine Solar Group na University of Wales v Aberystwythe, ale bol som na strane „stabilného vykurovania“. Existuje niekoľko možností, keď uvažujem o mechanizmoch stabilného koronálneho zahrievania, mojou konkrétnou oblasťou štúdia bola produkcia vĺn Alfvín a interakcie vĺn a častíc (nehanebná sebapropagácia ... moja práca z roku 2006: Pokojné koronálne slučky vyhrievané turbulenciami, len v prípade, že máte pred sebou náhradný, nudný víkend).
James Klimchuk z Laboratória slnečnej fyziky strediska Goddard Space Flight Center v Greenbelt, MD, má iný názor a uprednostňuje nanoflaru, impulzívny mechanizmus ohrevu, je si však veľmi dobre vedomý, že do hry môžu vstúpiť ďalšie faktory:
“V posledných rokoch sa ukázalo, že koronálne zahrievanie je vysoko dynamický proces, ale nezrovnalosti medzi pozorovaniami a teoretickými modelmi boli hlavným zdrojom pálenia záhy. Teraz sme objavili dve možné riešenia tejto dilemy: energia sa uvoľňuje impulzívne so správnou kombináciou zrýchlenia častíc a priameho zahrievania alebo sa energia uvoľňuje postupne veľmi blízko k slnečnému povrchu.“- James Klimchuk
Odhaduje sa, že nanoflare udržiavajú teplé koronálne slučky na svojej pomerne stabilnej 1 milión Kelvinov. Vieme, že slučky sú touto teplotou, pretože vyžarujú žiarenie v extrémnych ultrafialových (EUV) vlnových dĺžkach, a množstvo prístrojov citlivých na túto vlnovú dĺžku bolo vybudovaných alebo vysielaných do vesmíru. Vesmírne prístroje, ako je zobrazovací teleskop EUV (EIT; palubný NASA / ESA) Slnečné a helioférické observatórium), NASA Transition Region a Coronal Explorer (TRACE) a nedávno fungujúcej japončiny Hinode Misia mala všetky svoje úspechy, ale mnoho prielomov v koronálnej slučke sa vyskytlo po vypustení TRACE už v roku 1998. Nanoflare sú veľmi ťažko pozorovateľné priamo, pretože sa vyskytujú v tak malých priestorových mierkach, že ich súčasné vybavenie nedokáže vyriešiť. Sme však blízko a je tu stopa koronálnych dôkazov poukazujúcich na tieto energetické udalosti.
“Nanoflare môžu uvoľňovať svoju energiu rôznymi spôsobmi, vrátane zrýchlenia častíc, a teraz chápeme, že správna kombinácia zrýchlenia častíc a priameho zahrievania je jedným zo spôsobov, ako vysvetliť pozorovania.“- Klimchuk.
Pomaly, ale isto, sa spájajú teoretické modely a pozorovania a zdá sa, že po 60 rokoch skúšania sú solárni fyzici blízko k pochopeniu mechanizmov zahrievania za korónou. Pri pohľade na to, ako sa môžu nanovlákna a iné zohrievacie mechanizmy navzájom ovplyvňovať, je veľmi pravdepodobné, že sa hrá viac ako jeden koronálny vyhrievací mechanizmus…
stranou: Nezaujíma sa, že nanovlákna sa objavia v akejkoľvek nadmorskej výške pozdĺž koronálnej slučky. Aj keď môžu byť povolaní nanoflares, podľa pozemských štandardov sú to obrovské výbuchy. Nanoflare uvoľňujú energiu 1024-1026 erg (to je 1017-1019 Joulov). Toto je ekvivalent približne 1 600 až 160 000 atómových bômb s veľkosťou Hirošima (s výbušnou energiou 15 kiloton), takže tu nie je nič nano o týchto koronálnych výbuchoch! Pri porovnaní so štandardnými röntgenovými svetlicami sa však Slnko čas od času generuje s celkovou energiou 6 × 1025 Jouly (viac ako 100 miliárd atómových bômb), viete ako nanosvetlice dostanú svoje meno ...
Pôvodný zdroj: NASA
