Γιατί το στέμμα του ήλιου είναι πιο καυτό από την επιφάνειά του:οι νόμοι της φυσικής εξακολουθούν να ισχύουν
Ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια στην ηλιακή φυσική είναι πώς είναι δυνατόν η επιφάνεια του ήλιου να είναι πιο κρύα από την ατμόσφαιρά του. Με την πρώτη ματιά, φαίνεται ότι η ατμόσφαιρα του ήλιου, που ονομάζεται στέμμα, είναι θερμότερη από την πηγή θερμότητας, κάτι που είναι παράλογο δεδομένου του δεύτερου θερμοδυναμικού νόμου. Έτσι, είτε ο ήλιος δεν νοιάζεται για τους νόμους της φυσικής είτε παίζει κάτι πιο λεπτό.
Στη φυσική, ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής λέει ότι η θερμότητα ρέει φυσικά από ένα αντικείμενο σε υψηλότερη θερμοκρασία σε ένα αντικείμενο σε χαμηλότερη θερμοκρασία και η θερμότητα δεν ρέει προς την αντίθετη κατεύθυνση από μόνη της. Αυτός είναι ένας από τους πιο διαισθητικούς νόμους της φυσικής, αλλά καθώς η θερμότητα ταξιδεύει από την επιφάνεια του ήλιου, η οποία καταγράφει θερμοκρασία περίπου 5.500 βαθμών Κελσίου, στο στρώμα που απέχει μερικές εκατοντάδες μίλια από την επιφάνειά του (γνωστό ως στέμμα του ήλιου). ανεβαίνει σε θερμοκρασία 1.000.000 βαθμών Κελσίου. Αυτή είναι η μόνη περίπτωση στο γνωστό σύμπαν όπου το πράγμα που κάνει τη θέρμανση είναι στην πραγματικότητα πιο δροσερό από αυτό που θερμαίνει (μαζί με άλλα παρόμοια αστέρια). Αν δεν ήταν αρκετό, είναι στην πραγματικότητα περίπου 200 φορές πιο ζεστό από την πηγή θερμότητας. Λοιπόν, τι συμβαίνει εδώ;
Κύματα που μεταφέρουν ενέργεια που προέρχονται από το εσωτερικό του ήλιου
Αυτό είναι γνωστό ως το στεφανιαίο πρόβλημα θέρμανσης του ήλιου και μπερδεύει τους επιστήμονες από το 1939, όταν ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά η τεράστια απόκλιση. Έχουν ανακοινωθεί αρκετές εξηγήσεις, αλλά μόλις πρόσφατα εμφανίστηκαν δελεαστικά στοιχεία που εξηγούν αυτό το περίεργο φαινόμενο.
Μια μελέτη που δημοσιεύτηκε το 2012 στο Nature Communications από ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Northumbria βρήκαν έναν πιθανό μηχανισμό που προκαλεί σε ορισμένα αστέρια ένα στέμμα που είναι σχεδόν 200 φορές θερμότερο από τη φωτόσφαιρά τους (την επιφάνεια του αστεριού). Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τεχνολογία αιχμής ηλιακής απεικόνισης για να παρατηρήσουν τη χρωμόσφαιρα του Ήλιου - μια ξεχωριστή περιοχή της ατμόσφαιρας του ήλιου που βρίσκεται ανάμεσα στη φωτόσφαιρα και το εξωτερικό στέμμα. Εδώ, οι ερευνητές εξέτασαν μαγνητοϋδροδυναμικά κύματα (MHD) και μέτρησαν την ταχύτητα και την ισχύ τους με πρωτοφανή λεπτομέρεια χρησιμοποιώντας το αποκλειστικό τηλεσκόπιο ηλιακής απεικόνισης γνωστό ως Rapid Oscillations in the Solar Atmosphere ή ROSA.
[ΕΝΔΙΑΦΕΡΟΝ] Το μεγαλύτερο ηλιακό μοντέλο στον κόσμο καλύπτει ολόκληρη τη Σουηδία
Έγινε μια εκτίμηση της δυνητικής ενέργειας που μεταφέρεται από αυτού του είδους τα κύματα, η οποία ταίριαζε με εκείνα που οραματίστηκαν οι ερευνητές που πρώτοι θεώρησαν ότι τα κύματα MHD κατανέμουν την ενέργεια που παράγεται κάτω από την επιφάνεια του άστρου στα εξωτερικά στρώματα της ατμόσφαιρας του Ήλιου, άρα είναι υπεύθυνα για τη θερμότητα ανωμαλία.
Οι πίδακες πλάσματος μπορεί να είναι το κλειδί για την εξήγηση του προβλήματος της στεφανιαίας θέρμανσης
Τα κύματα MHD μπορεί να μην είναι αποκλειστικά υπεύθυνα για τη θέρμανση της κορώνας σε εκθαμβωτικές θερμοκρασίες. Το 2011, μια ομάδα ερευνητών από το Lockheed Martin's Solar and Astrophysics Laboratory (LMSAL), το NCAR και το Πανεπιστήμιο του Όσλο ισχυρίστηκαν ότι ανακάλυψαν μια πιθανή πηγή θερμού αερίου που αναπληρώνει το στέμμα:πίδακες πλάσματος υψηλής ενέργειας που εκτοξεύονται από το εσωτερικό της φωτόσφαιρας (De Pontieu, B. et al. Science 331, 55-58 (2011)).
Αυτοί οι πίδακες πλάσματος, που ονομάζονται spicules, είναι «μακριά, επιμήκη χαρακτηριστικά πτερυγίων στην άκρη του ήλιου», σύμφωνα με τους ερευνητές που συμμετείχαν, και είναι η κίνησή τους που θα μπορούσε να εξηγήσει πώς η ατμόσφαιρα του ήλιου, ή κορώνα, είναι μερικά εκατομμύρια βαθμούς θερμότερη. από την επιφάνεια. Το 2007, οι ερευνητές εντόπισαν αυτό που ονόμασαν τύπου ΙΙ spicules, εξαιρετικά γρήγορα αλλά βραχύβια πίδακες που εκρήγνυνται προς τα πάνω με ταχύτητα μεγαλύτερη από 60 μίλια (100 χιλιόμετρα) ανά δευτερόλεπτο.
Οι ερευνητές συνδύασαν δεδομένα από το Παρατηρητήριο Solar Dynamics που ξεκίνησε πρόσφατα η NASA και τον ιαπωνικό δορυφόρο Hinode για να κάνουν άμεσες παρατηρήσεις αυτών των ταχέως κινούμενων πίδακες θερμού πλάσματος για πρώτη φορά.
Σε κάθε περίπτωση, μπορεί να υπάρχουν περισσότεροι μηχανισμοί στεφανιαίας θέρμανσης από τα κύματα MHD ή πίδακες πλάσματος που ανακαλύφθηκαν σήμερα. Αρκεί να πούμε ότι αυτό που κάποτε ήταν ένα ανυπέρβλητο μυστήριο τώρα αποκαλύπτει σιγά σιγά τα μυστικά του.
