Czemu korona Słońca jest gorętsza niż powierzchnia? Polacy na tropie rozwikłania zagadki

Dlaczego w koronie Słońca temperatura jest o kilka milionów stopni wyższa niż na powierzchni gwiazdy? Badania z udziałem Polaków pokazują, że fenomen ten, to częściowo sprawka specyficznego rodzaju fal wyrzucających materię z gwiazdy – tzw. fal pseudoszokowych.

Wydawałoby się, że im dalej jesteśmy od źródła ciepła, tym jest zimniej. W przypadku naszego najważniejszego źródła ciepła, jakim jest Słońce, wcale tak jednak nie jest. „Słońce kryje w sobie liczne zagadki – jedną z nich jest temperatura” – mówi prof. Krzysztof Murawski z Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie, który próbuje tę zagadkę rozwikłać.

Powierzchnia Słońca

Powierzchnia Słońca – fotosfera, ta część gwiazdy, która świeci – ma prawie 5,8 tys. Kelwinów (około 5,5 tys. stopni C). Kiedy zaczynamy się oddalać od powierzchni Słońca, temperatura atmosfery rzeczywiście grzecznie spada. I na wysokości 600 km od Słońca jest już o niemal półtora tysiąca stopni chłodniej (4300 K). Ale kiedy dalej odsuwamy się od powierzchni Słońca, temperatura znowu zaczyna rosnąć. I to do szalenie wysokich temperatur. Temperatura w koronie słonecznej, kilka tys. km nad powierzchnią, osiągać może nawet 2 mln K. Od kilku dekad ta ogromna różnica temperatur między powierzchnią Słońca a jego koroną zastanawia naukowców.

Astronomowie próbują odkryć, skąd się bierze to ciepło w wyższych warstwach atmosfery Słońca. Teraz w „Nature Astronomy” ukazała się publikacja, która częściowo wyjaśnia ten problem.

Pseudoszoki

Naukowcy – w badaniach kierowanych przez prof. Abhisheka Srivastavę – pokazali, że ze wzrostem temperatur w koronie słonecznej związek ma pewien specyficzny rodzaj fal powstających w materii na powierzchni Słońca – tzw. pseudoszoki. „Pokazaliśmy, że pseudoszoki mają potencjał, aby ogrzewać koronę słoneczną” – opowiada prof. Murawski.

Heliofizyk wyjaśnia, że pseudoszok to coś takiego jak fala szokowa (nazywana też falą uderzeniową), ale nie do końca. A fala uderzeniowa to charakterystyczne zaburzenie, które powstaje np. podczas lotu samolotu ponaddźwiękowego, wybuchu bomby atomowej, czy… strzelania z bicza. Jak opowiada prof. Murawski, w fali takiej materia w sposób nieciągły zmienia kilka swoich bardzo ważnych parametrów: prędkość, ciśnienie i gęstość.

Korona Słońca ogrzewa się m.in. dzięki specyficznemu rodzajowi fal: falom pseudoszokowym. Na zdjęciu dane obserwacyjne oraz model formowania się fali pseudoszokowej w atmosferze Słońca. Źródło: IRIS, SDO/AIA

Fizycy jednak znają też inny rodzaj fal, które do fali uderzeniowej są bardzo podobne, ale materia zachowuje się w nich nieco inaczej. To właśnie tzw. fala pseudoszokowa. „W pseudoszoku w sposób nieciągły zmienia się tylko gęstość. To więc jest to nieco oszukana fala uderzeniowa” – opowiada prof. Murawski. Podaje przykład, że fala pseudoszokowa pojawia się w tsunami. A kiedy kierujemy nieduży strumień bieżącej wody na talerz, falę pseudoszokową oglądać można na brzegu owalu tworzonego przez wodę.

Tak samo różne rodzaje fal można obserwować w materii, z której zbudowane są gwiazdy. Fale szokowe znane były na Słońcu już od dawna. Ale pseudoszokowe odkryto tam dopiero teraz. „Wystarczy mieć źródło energii, która zmusi plazmę do poruszania się z prędkościami ponaddźwiękowymi, a powstanie fala szokowa. A tuż za nią podąża pseudoszok” – opisuje prof. Murawski.

Najbardziej dokładny model symulacji atmosfery Słońca z UMCS

Dla laika takie rozróżnienie fal szokowych i pseudoszokowych nie za bardzo ma znaczenie. Ale urasta ono do wysokiej rangi, gdy przygotowuje się symulacje, modele numeryczne atmosfery Słońca. A naukowcy z UMCS dysponują jednym z najbardziej dokładnych na świecie modeli do symulacji atmosfery naszej gwiazdy.

Model ten przygotował w ramach swojej pracy magisterskiej Dariusz Wójcik z UMCS. Kiedy w kodzie numerycznym Polaków uwzględniono efekty związane z występowaniem w atmosferze pseudoszoku, zaczęło być widać, skąd się bierze ciepło w górnej atmosferze Słońca.

Fale pseudoszokowe jednak nie wystarczą, aby rozgrzać koronę gwiazdy. W zeszłym roku zespół prof. Murawskiego pomógł wskazać inny czynnik składający się na gorącą słoneczną koronę – tzw. fale Alfvéna. Wiadomo jednak, że to nie wszystko – w modelach ciągle jeszcze są dziury. „Jesteśmy już bardzo blisko rozwiązania problemu gorącej korony. I coś mi się wydaje, że nasz kolejny artykuł już do końca rozwiąże tę zagadkę” – uśmiecha się tajemniczo prof. Murawski. I dodaje, że prace nad tym artykułem już trwają.

Autor: Ludwika Tomala, źródło: naukawpolsce.pap.pl

Najnowsze artykuły

Rozmawiam z wiceszefem NASA o misjach na Księżyc, Marsa, Europę i Tytana – Podcast #08

Miałem okazję porozmawiać z jedną z najważniejszych osób w NASA! Steve Jurczyk (link do oficjalnego bio na stronie NASA) to Associate Administrator...

Statek Dragon XL będzie zaopatrywał stację na orbicie Księżyca

Amerykańska Agencja Kosmiczna wybrała firmę SpaceX do obsługi misji zaopatrzeniowych na księżycową stację kosmiczną Gateway. W ramach kontraktu Gateway Logistics Services nowa...

Jaka będzie przyszłość eksploracji Marsa? – Podcast #07

Kiedy polecimy na Marsa? Co tam znajdziemy? Co odkryjemy? Życie? Kiedy założymy tam bazę lub kolonię? Dziś wracam do...

Od Sputnika po kolonizację galaktyki – recenzja książki ,,Człowiek – istota kosmiczna”

Czy można napisać książkę o wszystkim? Nie, niemniej prawie udało się to Grzegorzowi Bronie i Ewelinie Zambrzyckiej, przynajmniej na gruncie zagadnień związanych...

Koronawirus pokazuje, że plan Elona Muska ma sens – Podcast #06

Elon Musk od wielu lat powtarza, że celem SpaceX jest stworzenie na Marsie samowystarczalnej cywilizacji, ponieważ ludzkość musi mieć plan B, jakąś...

Więcej informacji

Leave A Reply

Please enter your comment!
Please enter your name here

Nie przegap ciekawych artykułów