Kosmiczne tornada mogą być kluczem do tajemnicy słonecznej
Zespół europejskich naukowców odkrył supergorące i superszybkie tornada na Słońcu, które mogą przyczynić się do wyjaśnienia wielu nierozstrzygniętych zagadnień z dziedziny fizyki. "Magnetyczne" tornada, opisane w czasopiśmie Nature, które osiągają prędkość do 10.000 kilometrów na godzinę, całkowicie przyćmiewają swym rozmiarem wszystko, co występuje na Ziemi. Najszybsze tornado, jakie odnotowano na Ziemi osiągnęło prędkość około 486 km/h i żadną miarą nie jest zjawiskiem powszechnym. Magnetyczne tornada na Słońcu - powstające w wyniku wirowania struktur pól magnetycznych, które wymuszają ruch spiralny plazmy - nie dość, że są powszechne, to mogą zawierać klucz do zagadki od dawna nurtującej fizyków: dlaczego powierzchnia Słońca jest chłodniejsza od zewnętrznej warstwy jego własnej atmosfery. Powszechnie dostępna wiedza na temat ognia (podobnie jak i zdrowy rozsądek) podpowiada, że im bliżej ognia tym cieplej. Słońce jednak niezupełnie stosuje się do tej logiki. Jądro Słońca ma zdumiewającą temperaturę 15.000.000 stopni Celsjusza, a jego powierzchnia schładza się do 5.500 stopni Celsjusza - zgodnie z logiką im dalej, tym chłodniej. Gwiazda schładza się do zaledwie 4.300 stopni Celsjusza, kiedy warstwa atmosfery Słońca - fotosfera - wchodzi w kontakt z chromosferą. W chromosferze jednak rzeczy zostają postawione na głowie. Kiedy chromosfera zaczyna się łączyć z zewnętrzną warstwą atmosfery Słońca czyli koroną, temperatura wzrasta do 100.000 stopni Celsjusza i dalej rośnie do skwierczących 2.000.000 stopni Celsjusza w części korony, która znajduje się najdalej od Słońca. Nad tą akordeonową sekwencją gorąca głowiło się wielu naukowców. Najnowsze odkrycie magnetycznych tornad może stanowić rozwiązanie tej łamigłówki. Profesor Robertus Erdélyi, kierownik Ośrodka Badawczego Fizyki Słońca i Plazmy Kosmicznej (SP2RC) Wydziału Matematyki i Statystyki Uniwersytetu w Sheffield wyjaśnia: "Jednym z głównych zagadnień współczesnej astrofizyki jest pytanie o powód, dla którego atmosfera gwiazdy, takiej jak nasze Słońce, jest znacznie cieplejsza od jej powierzchni? Wyobraźmy sobie, że wspinając się np. na szczyt o wysokości powyżej 1.000 m n.p.m. w górach Szkocji wraz ze wzrostem wysokości robi się coraz cieplej". "Istnieje zgoda, co do tego, że energia pochodzi spod powierzchni Słońca, ale w jaki sposób ta potężna ilość energii przemieszcza się do atmosfery otaczającej Słońce pozostaje tajemnicą. Jesteśmy przekonani, że odkryliśmy dowód w formie wirowych struktur magnetycznych - słonecznych tornad - kanalizujących niezbędną energię w postaci fal magnetycznych w celu ogrzania namagnetyzowanej plazmy słonecznej". "Donosimy tutaj o odkryciu wszechobecnych, magnetycznych tornad słonecznych i ich sygnatur w odległości kilku tysięcy kilometrów od powierzchni Słońca, na najgorętszych obszarach atmosfery Słońca, w których temperatura wynosi kilka milionów stopni Kelwina. To olbrzymi postęp w tej dziedzinie". Szacuje się, że w każdej chwili nad powierzchnią Słońca przechodzi 11.000 magnetycznych tornad, z których każde ma szerokość ponad 1.600 km. Mimo ich liczby i rozmiarów nigdy wcześniej nie zostały dostrzeżone. Dr Sven Wedemeyer-Böhm z Uniwersytetu w Oslo, Norwegia, kierownik zespołu badawczego, objaśnia odkrycie: "Te wydarzenia stanowią raczej niewielkie detale Słońca. Najwyraźniej widoczne są jako wirowe struktury w chromosferze - warstwie atmosferycznej między fotosferą (tj. powierzchnią) a koroną, która znajduje się powyżej. Chromosfera jest niezwykle trudna do obserwacji. Dokonanie tego odkrycia stało się możliwe dopiero teraz, poprzez połączenie najnowocześniejszego, naziemnego teleskopu słonecznego (szwedzkiego teleskopu słonecznego 1-m) z nowym, kosmicznym teleskopem słonecznym (Obserwatorium Dynamiki Słońca NASA), co umożliwiło nam dostrzeżenie nawet drobnych detali na naszym Słońcu". W następstwie odkrycia tych tornad, zespół był w stanie wysnuć teorię, że mogą być one odpowiedzialne za przenoszenie energii w formie fal magnetycznych z rezerwuaru energii pod powierzchnią Słońca, zwanego strefą konwekcyjną, gdzie jest najgoręcej, do zewnętrznej atmosfery. Dr Wedemeyer-Böhm dodaje: "Wykazaliśmy, że magnetyczne tornada kanalizują energię w górę, od powierzchni Słońca w kierunku korony. Magnetyczne tornada stanowią zatem istotny krok na drodze do rozwiązania nurtującego od dłuższego czasu problemu nagrzewania się korony. Intrygującym jest również fakt, że wystarczą zaledwie dwa elementy, aby wywołać to zjawisko: 1) magnetyczne pola i 2) przepływy wirowe, które występują w ciągach odwrotnych, w pobliżu powierzchni Słońca, jako następstwo 'efektu wanny'. Obydwa są wszechobecne na powierzchni naszego Słońca, co wyjaśnia ogromną liczebność, co najmniej 11.000 magnetycznych tornad w każdej chwili. Ich potężna liczba jest niezwykle istotnym odkryciem, ponieważ wszechobecność jest warunkiem niezbędnym do zadziałania mechanizmu ogrzewania korony". Odkrycie to ma również istotne następstwa bliżej nas, w kontekście wytwarzania czystej energii tutaj na Ziemi - jak podkreśla profesor Robertus Erdélyi. "Jeżeli poznamy, jak natura ogrzewa namagnetyzowane plazmy, tak jak w przypadku tornad obserwowanych na Słońcu, pewnego dnia będziemy w stanie wykorzystać ten proces do opracowania niezbędnej technologii i zbudowania na Ziemi urządzeń produkujących bezpłatną, czystą, ekologiczną energię. Dzięki prowadzonym przez nas wspólnym pracom badawczym, wydaje się, że poczyniony został zasadniczy krok naprzód w kierunku rozwikłania tajemnic spowijających poważny i ekscytujący problem astrofizyki plazmy, zbliżając nas coraz bardziej do znalezienia rozwiązania". Naukowcy byli w stanie zaobserwować tornada słoneczne w zewnętrznej atmosferze Słońca, rozciągające się na tysiące mil od powierzchni gigantycznej gwiazdy, za pomocą teleskopów satelitarnych i naziemnych. Na podstawie uzyskanych danych mogli opracować warstwową sekwencję obrazów 3D tornad, a także przeprowadzili symulację ich ewolucji za pomocą najnowocześniejszych kodów cyfrowych, wykorzystując odciski magnetyczne wykryte dzięki zastosowaniu nowatorskich teleskopów wysokiej rozdzielczości.Więcej informacji: Nature: http://www.nature.com/ Instytut Astrofizyki Teoretycznej Uniwersytetu w Oslo http://www.mn.uio.no/astro/english/
Kraje
Norwegia, Zjednoczone Królestwo