Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Mặt trời của chúng ta: Tại sao bầu khí quyển bên ngoài của nó nóng hơn bề mặt bốc lửa của nó? Đó là một trong những bí ẩn lớn nhất và kéo dài nhất, hoàn toàn theo nghĩa đen!
Mặt trời của chúng ta: Tại sao bầu khí quyển bên ngoài của nó nóng hơn bề mặt bốc lửa của nó? Đó là một trong những bí ẩn lớn nhất và kéo dài nhất, hoàn toàn theo nghĩa đen!
Các nhà nghiên cứu của Đại học Michigan tin rằng họ có câu trả lời và hy vọng sẽ chứng minh điều đó với sự giúp đỡ từ Parker Solar thăm dò của NASA.
Trong khoảng hai năm, tàu thăm dò sẽ là tàu thủ công đầu tiên do con người tạo ra để đi vào khu vực xung quanh mặt trời nơi việc sưởi ấm trông khác về cơ bản so với những gì trước đây được nhìn thấy trong không gian. Điều này sẽ cho phép họ kiểm tra lý thuyết của họ rằng sự nóng lên là do sóng từ nhỏ truyền qua lại trong khu vực.
Việc giải câu đố sẽ cho phép các nhà khoa học hiểu rõ hơn và dự đoán thời tiết mặt trời (điều có thể gây ra các mối đe dọa nghiêm trọng đối với lưới điện của Trái đất) và bước một là xác định nơi mà sự nóng lên của bầu khí quyển bên ngoài mặt trời bắt đầu sau đó kết thúc với một câu đố không thiếu lý thuyết.
Bất kể vật lý nào đứng đằng sau sự quá nóng này đều là một câu đố đã khiến chúng ta phải chú ý trong 500 năm qua và chỉ hai năm nữa, Parker Solar thăm dò cuối cùng cũng sẽ tiết lộ câu trả lời. Lý thuyết UM và cách nhóm nghiên cứu sẽ sử dụng Parker để kiểm tra nó và được trình bày trong một bài báo xuất bản ngày 4 tháng 6 trên Tạp chí Vật lý thiên văn .
Trong “khu vực sưởi ấm ưu đãi” phía trên bề mặt mặt trời, nhiệt độ tăng tổng thể. Vẫn còn kỳ quái hơn, các yếu tố riêng lẻ được làm nóng đến nhiệt độ khác nhau, hoặc tốt hơn là một số ion nặng hơn bị quá nhiệt cho đến khi chúng nóng hơn 10 lần so với hydro ở khắp mọi nơi trong khu vực này nóng hơn cả mặt trời.
Nhiệt độ cao như vậy làm cho bầu khí quyển mặt trời phình to gấp nhiều lần đường kính của mặt trời và chúng là lý do chúng ta thấy các vầng hào quang kéo dài trong khi nhật thực. Theo nghĩa đó, bí ẩn sưởi ấm vành đã được các nhà thiên văn học nhìn thấy trong hơn một nửa thiên niên kỷ, ngay cả khi nhiệt độ cao chỉ được đánh giá cao trong thế kỷ trước.
Khu vực tương tự này có “sóng Alfvén” từ tính di chuyển qua lại giữa rìa ngoài cùng của nó và bề mặt của mặt trời. Ở rìa ngoài cùng, được gọi là điểm Alfvén, gió mặt trời di chuyển nhanh hơn tốc độ Alfvén và sóng không còn có thể quay trở lại mặt trời.
Khi bạn ở dưới điểm Alfvén, bạn sẽ ở trong làn sóng này. Các hạt tích điện bị lệch và tăng tốc bởi sóng đến từ mọi hướng.
Khi cố gắng ước tính khoảng cách từ mặt trời của hệ thống sưởi ấm ưu tiên này, nhóm các nhà khoa học đã kiểm tra hàng thập kỷ quan sát gió mặt trời bằng tàu vũ trụ Wind của NASA.
Họ đã xem xét bao nhiêu nhiệt độ tăng của helium gần mặt trời đã bị cuốn trôi do va chạm giữa các ion trong gió mặt trời khi chúng đi ra Trái đất. Xem sự phân rã nhiệt độ helium cho phép họ đo khoảng cách đến rìa ngoài của khu vực.
Các nhà khoa học đã lấy tất cả dữ liệu và coi nó như một chiếc đồng hồ bấm giờ để tìm ra thời gian đã trôi qua kể từ khi gió quá nóng. Vì họ biết gió di chuyển nhanh như thế nào nên họ có thể chuyển đổi thông tin thành khoảng cách.
Những tính toán này đặt cạnh ngoài của vùng quá nhiệt khoảng 10 đến 50 bức xạ mặt trời từ bề mặt. Không thể dứt khoát hơn vì một số giá trị chỉ có thể được đoán.
Ban đầu, các nhà khoa học không nghĩ sẽ so sánh ước tính của mình về vị trí của khu vực với điểm Alfvén, nhưng họ muốn biết liệu có một vị trí có ý nghĩa vật lý trong không gian tạo ra ranh giới bên ngoài hay không.
Sau khi đọc rằng điểm Alfvén và các bề mặt khác đã được quan sát để mở rộng và hợp đồng với hoạt động của mặt trời, Kasper và đồng tác giả Kristopher Klein, một cựu postdoc UM và giảng viên mới tại Đại học Arizona đã làm lại phân tích của họ trong năm qua thay đổi thay vì xem xét toàn bộ Nhiệm vụ Gió.
Trước sự kinh ngạc của các nhà khoa học, ranh giới bên ngoài của khu vực sưởi ấm ưu đãi và điểm Alfvén đã di chuyển theo một cách hoàn toàn có thể dự đoán được mặc dù là những tính toán hoàn toàn độc lập. Bạn overplot chúng, và chúng đang làm điều tương tự như vậy chính xác theo thời gian.
Vì vậy, điểm Alfvén đánh dấu các cạnh bên ngoài của khu vực sưởi ấm? Và chính xác thì điều gì đang thay đổi dưới điểm Alfvén làm nóng các ion nặng? Chúng ta sẽ biết trong vài năm tới. Tàu thăm dò năng lượng mặt trời Parker đã cất cánh vào tháng 8 năm 2018 và có điểm hẹn đầu tiên với mặt trời vào tháng 11 năm 2018 – đây là điểm mà một con tàu đã đến gần mặt trời hơn bất kỳ vật thể nhân tạo nào khác.
Trong những năm tới, Parker sẽ tiến gần hơn nữa với mỗi lần vượt qua cho đến khi đầu dò rơi xuống dưới điểm Alfvén. Trong bài báo của mình, Kasper và Klein đã dự đoán Parket sẽ vào khu vực sưởi ấm ưu đãi vào năm 2021 khi ranh giới mở rộng với hoạt động năng lượng mặt trời ngày càng tăng. Sau đó, NASA sẽ có thông tin trực tiếp từ nguồn để trả lời tất cả các câu hỏi đã có từ lâu.
Với tàu thăm dò Parker Solar, chúng ta sẽ có thể xác định dứt khoát thông qua các phép đo cục bộ, quá trình nào dẫn đến sự gia tốc của gió mặt trời và sự gia nhiệt ưu đãi của các yếu tố nhất định. Các dự đoán trong bài báo này cho thấy các quá trình này đang hoạt động bên dưới bề mặt Alfvén, một khu vực gần mặt trời mà không có tàu vũ trụ nào ghé thăm, có nghĩa là các quy trình sưởi ấm ưu đãi này chưa từng được đo trực tiếp trước đây.
Kasper là nhà điều tra chính của Điều tra điện tử năng lượng mặt trời Alphas và Protons trên tàu thăm dò mặt trời Parker. Các cảm biến của SWEAP tìm kiếm gió mặt trời và các hạt vành trong mỗi lần gặp gỡ để đo vận tốc, nhiệt độ và mật độ, và làm sáng tỏ bí ẩn sưởi ấm.
Nghiên cứu được tài trợ bởi Sứ mệnh Gió của NASA.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Michigan . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :