Plasmaflow nær solens overflade forklarer solpletter, andre solfænomener

I 400 år har mennesker sporet solpletter, de mørke pletter, der vises i uger ad gangen på solens overflade. De har observeret, men har ikke været i stand til at forklare, hvorfor antallet af pletter topper hvert 11. år.

En undersøgelse fra University of Washington offentliggjort denne måned i tidsskriftet Plasmas fysik foreslår en model for plasmabevægelse, der ville forklare den 11-årige solpletcyklus og flere andre tidligere mystiske egenskaber ved solen.

"Vores model er helt anderledes end et normalt billede af solen, "sagde første forfatter Thomas Jarboe, en UW professor i luftfart og astronautik. "Jeg tror virkelig, at vi er de første mennesker, der fortæller dig naturen og kilden til solmagnetiske fænomener - hvordan solen fungerer."

Forfatterne skabte en model baseret på deres tidligere arbejde med fusionsenergiforskning. Modellen viser, at et tyndt lag under solens overflade er nøglen til mange af de funktioner, vi ser fra Jorden, som solpletter, magnetiske vendinger og solstrøm, og bakkes op af sammenligninger med observationer af solen.

"Observationsdataene er nøglen til at bekræfte vores billede af, hvordan solen fungerer, "Sagde Jarboe.

I den nye model, et tyndt lag af magnetisk flux og plasma, eller frit svævende elektroner bevæger sig med forskellige hastigheder på forskellige dele af solen. Forskellen i hastighed mellem strømningerne skaber vendinger af magnetisme, kendt som magnetisk helicitet, der ligner det, der sker i nogle fusionsreaktorkoncepter.

"Hvert 11. år, solen vokser dette lag, indtil det er for stort til at være stabilt, og så slår det af, "Sagde Jarboe. Dens afgang afslører det nedre lag af plasma, der bevæger sig i den modsatte retning med et vendt magnetfelt.

Når kredsløbene i begge halvkugler bevæger sig med samme hastighed, der dukker flere solpletter op. Når kredsløbene har forskellige hastigheder, der er mindre solpletaktivitet. Det uoverensstemmelse, Jarboe siger, kan være sket i løbet af årtierne med lille solpletaktivitet kendt som "Maunder Minimum."

"Hvis de to halvkugler roterer med forskellige hastigheder, så matcher solpletterne nær ækvator ikke, og det hele vil dø, "Sagde Jarboe.

"Forskere havde troet, at der blev genereret en solplet ned på 30 procent af solens dybde, og kom derefter op i et snoet plasma af reb, der dukker op, "Sagde Jarboe. I stedet for hans model viser, at solpletterne er i "supergranulerne", der dannes inden i det tynde, underlag af plasma, som undersøgelsen beregner at være cirka 150 til 450 kilometer tykt, eller en brøkdel af solens 430, 000 mils radius.

"Solpletten er en fantastisk ting. Der er ikke noget der, og så pludselig du ser det lynhurtigt, "Sagde Jarboe.

Gruppens tidligere forskning har fokuseret på fusionskraftreaktorer, som bruger meget høje temperaturer svarende til dem inde i solen til at adskille brintkerner fra deres elektroner. I både solen og i fusionsreaktorer smelter kernerne i to brintatomer sammen, frigiver enorme mængder energi.

Den type reaktor, Jarboe har fokuseret på, en spheromak, indeholder elektronplasmaet inden for en kugle, der får det til selv at organisere sig i bestemte mønstre. Da Jarboe begyndte at betragte solen, han så ligheder, og skabte en model for, hvad der kan ske i himmellegemet.

"I 100 år har folk forsket i dette, "Sagde Jarboe." Mange af de funktioner, vi ser, er under modellernes opløsning, så vi kan kun finde dem i beregninger. "

Andre egenskaber forklaret af teorien, han sagde, omfatte strøm inde i solen, den vridning, der fører til solpletter og den samlede magnetiske struktur af solen. Avisen vil sandsynligvis fremkalde intens diskussion, Sagde Jarboe.

"Mit håb er, at forskere vil se på deres data i et nyt lys, og de forskere, der arbejdede hele deres liv med at indsamle disse data, vil have et nyt værktøj til at forstå, hvad det hele betyder, " han sagde.