Heb je ooit de hete zomerwind over een rijpend tarweveld zien waaien? Zo ja, dan ben je bekend met het golfeffect. Dit trapsgewijze effect wordt Alfvén-golven genoemd.
Dankzij NASA's Solar Dynamics Observatory (SDO) kunnen we nu het effect van Alfvén-golven zien, hun bewegingen volgen en zien hoeveel energie wordt meegevoerd. Deze nieuwe bevindingen hebben verhelderende zonne-onderzoekers en kunnen de sleutel zijn tot twee andere raadselachtige zonne-gebeurtenissen: de intense verwarming van de corona tot ongeveer 20 keer heter dan het oppervlak van de zon en zonnewinden die tot 1,5 miljoen mijl per uur blazen.
"SDO heeft een verbazingwekkende resolutie, zodat je individuele golven kunt zien", zegt Scott McIntosh van het National Center for Atmospheric Research in Boulder, Colo. "Nu kunnen we zien dat in plaats van deze golven ongeveer de 1000ste energie hebben die we nodig hadden, zoals we eerder dachten, het heeft het equivalent van ongeveer 1100W gloeilamp voor elke 11 vierkante voet van het oppervlak van de zon, wat voldoende is om de atmosfeer van de zon te verwarmen en de zonnewind aan te drijven. "
Zoals McIntosh opmerkt in zijn 28 juli Natuur artikel, Alfvén-golven zijn vrij eenvoudig. Hun beweging golft op en neer langs de magnetische veldlijnen, vergelijkbaar met de manier waarop een trilling langs een gitaarsnaar beweegt. Het plasmaveld dat de zon omhult, beweegt in harmonie met de veldlijnen. De SDO kan deze beweging 'zien' en volgen. Hoewel het scenario veel complexer is, is het begrijpen van de golven de sleutel tot het begrijpen van de aard van de zon-aarde-verbinding en andere minder duidelijke vragen zoals wat coronale verwarming en snelheden van de zonnewind veroorzaakt.
"We weten dat er mechanismen zijn die een enorm reservoir aan energie leveren aan het oppervlak van de zon", zegt ruimtewetenschapper Vladimir Airapetian van NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Md. "Deze energie wordt in magnetische veldenergie gepompt en naar de zon getransporteerd. atmosfeer en dan als warmte losgelaten. ' Maar het bepalen van de details van dit mechanisme is lang besproken. Airapetian wijst erop dat een dergelijke studie bevestigt dat Alfvén-golven deel kunnen uitmaken van dat proces, maar dat we zelfs met SDO nog geen beeldresolutie hebben om het definitief te bewijzen.
Hannes Alfvén theoretiseerde voor het eerst de golven in 1942, maar het duurde tot 2007 voordat ze daadwerkelijk werden waargenomen. Dit bewees dat ze energie van het oppervlak van de zon naar de atmosfeer konden transporteren, maar de energie was te zwak om de hoge hitte van de corona te verklaren. Deze studie zegt dat die oorspronkelijke cijfers mogelijk zijn onderschat. McIntosh analyseerde, in samenwerking met een team van Lockheed Martin, de Noorse Universiteit van Oslo en de Belgische Katholieke Universiteit Leuven, de grote trillingen in films van SDO's Atmospheric Imagine Assembly (AIA) -instrument vastgelegd op 25 april 2010. “Onze codenaam voor dit onderzoek was 'The Wiggles' ', zegt McIntosh. 'Omdat de films er echt uitzien alsof de zon is gemaakt van Jell-O die overal heen en weer wiebelt. Deze kronkels dragen duidelijk energie. '
De "wiggles" - bekend als spicules - werden vervolgens gemodelleerd tegen Alfvén-golven en bleken een goede match te zijn. Eenmaal vastgesteld, kon het team de vorm, snelheid en energie van de golven analyseren. “De sinusvormige curven weken naar buiten af met snelheden van meer dan 30 mijl per seconde en herhaalden zich elke 150 tot 550 seconden. Deze snelheden betekenen dat de golven energiek genoeg zouden zijn om de snelle zonnewind te versnellen en de stille corona te verwarmen. ” zegt het team. 'De korte herhaling - ook wel de periode van de golf genoemd - is ook belangrijk. Hoe korter de periode, hoe gemakkelijker het voor de golf is om zijn energie af te geven aan de coronale atmosfeer, een cruciale stap in het proces. ”
Volgens voorlopige gegevens sprongen de spicules naar coronale temperaturen van minstens 1,8 miljoen graden Fahrenheit. De combinatie van Alfvén-golven en warmte is misschien precies wat nodig is om de corona op de huidige temperatuur te houden ... maar niet genoeg om stralingsuitbarstingen te veroorzaken. "Weten dat er genoeg energie in de golven zit, is slechts de helft van het probleem", zegt Goddard's Airapetian. 'De volgende vraag is om uit te zoeken welk deel van die energie wordt omgezet in warmte. Het kan allemaal zijn, of het kan 20 procent zijn - dus we moeten de details van die conversie weten. '
Meer studie? Zeker weten'. En het SDO-team is klaar voor de taak.
"We begrijpen het proces nog steeds niet perfect, maar we krijgen steeds betere waarnemingen", zegt McIntosh. "De volgende stap is dat mensen de theorieën en modellen verbeteren om de essentie van de fysica die er gebeurt echt vast te leggen."
Oorspronkelijke verhaalbron: NASA SDO News.
