En snoet fortælling om solflekker

Et af de største spørgsmål inden for solastronomi kan have et svar efter mere end 400 år takket være et nysgerrig team med tyske forskere. Hvert elleve år når bestanden af ​​solflekker, der ses på overfladen af ​​vores lokale stjerne, et maksimum, før de dør ud. En anden population af solflekker begynder derefter at dukke op (denne gang med deres poler omvendt fra den forrige cyklus), før de også topper og forsvinder. Denne proces er muligvis velkendt, men grunden til disse 11-årige toppe har været et mysterium indtil nu.

Solens magnetfelt kan blive påvirket af tyngdekraften af ​​Venus, Jorden og Jupiter, hvilket resulterer i den cykliske solflekkecyklus, antyder en ny undersøgelse. Forskere sammenlignede solcyklusser med planeternes positioner og fandt, at tyngdekraften i disse tre verdener fungerer som et kosmisk ur, der regulerer solcyklussen.

”Der er et forbløffende højt niveau af konkordans: Det, vi ser, er fuldstændig parallelitet med planeterne i løbet af 90 cyklusser. Alt peger på en uret proces, ”forklarede Frank Stefani fra det tysk-baserede forskningsinstitut Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR).

Solflekkecyklussen kan let ses i denne grafik, der er produceret af NASA i 2017. Vi er i øjeblikket på et lavt punkt i cyklussen. Billedkredit: NASA / ARC / Hathaway

Du gik glip af et sted lige der

Solpletter blev først tydeligt set mellem årene 1610 og 1611, i årene efter opfindelsen af ​​teleskopet. Selvom Galileo ofte får æren for opdagelsen, rapporterede adskillige banebrydende astronomer i tiden at finde de karakteristiske mørke pletter på Månen omkring samme tid.

Et solfleksbillede set af Solar Dynamics Observatory (SDO) viser det kraftfulde magnetfelt. Billedkredit: NASAs Goddard Space Flight Center / SDO

Offentliggørelsen af ​​det første papir, der anerkendte disse træk, af den hollandske astronom Johannes Fabricius, chokerede zeitgeisten fra det tidlige 1700-talssamfund, der altid havde en tro på en perfekt, uforanderlig, uovertruffen sol.

De Maculis i Sole observatis et Apparente earum cum Sole Conversione Narratio (fortælling om pletter observeret på solen og deres tilsyneladende rotation med solen), der blev offentliggjort i juni 1611, var den første videnskabelige artikel, der blev offentliggjort og beskrev solflekker. Offentligt ejendomsbillede.

”På det tidspunkt troede folk, at solen var en ukrænmende, uforanderlig, perfekt krop. Hvad folk som Fabricius og Galileo gjorde, var at vise, at disse pletter rejste rundt på overfladen, og at solen drejede, ”beskriver solfysiker Keith Strong fra NASA's Goddard Space Flight Center.

Alle stiller op!

Den største tyngdekraft af planeter på Solen forekommer en gang hvert 11.07 år, når Venus, Jorden og Jupiter kommer i linje. Tyngdekraften fra dette arrangement resulterer i tidevandskræfter på solen, svarende til den måde vores egen måne trækker oceaner opad og skaber tidevand.

Denne effekt er ikke stærk nok til at påvirke det indre af vores stjernekammerat, så tidspunktet for denne justering blev tidligere overset i tidligere undersøgelser af solflekkecyklusser. Imidlertid er en fysisk effekt kendt som Tayler-ustabilitet i stand til at ændre adfærden hos ledende væsker eller plasma.

Tayler-ustabiliteten ændrer strømningen af ​​materiale (fluxen) i et objekt, ligesom Solen, og kan påvirke magnetfelter. Denne effekt kan udløses af relativt små bevægelser i materialer som plasmaet, der findes på solens overflade. På grund af denne virkning kan disse relativt små tidevandskræfter ændre solflekkernes forhold til deres kørselsretning. Denne måling, kendt som helicitet i et plasmaområde, ændrer soldiamoen (den fysiske proces, der genererer magnetfeltet til vores forælder).

Solen, således siddende ved mekaniske love, Jorden, og enhver fjern planet trækker;
Ved hjælp af hvilken attraktion alle planeterne, der findes, inden for hans rækkevidde, er vendt i Ether-runden.
- Richard Blackmore, I skabelse: Et filosofisk digt i syv bøger

”Magnetfelter er lidt som gummibånd. De består af kontinuerlige løkker af kraftlinjer, der har både spænding og pres. Ligesom gummibånd kan magnetfelter styrkes ved at strække dem, sno dem og folde dem tilbage på sig selv. Denne strækning, vridning og foldning udføres af væskestrømmene i solen, ”forklarer Marshall Space Flight Center.

Stefani var i tvivl om, hvorvidt tidevandsstyrker fra planeterne kunne ændre en begivenhed, der var så kraftig som soldynamoen. Når han først var klar over, at Tayler-ustabiliteten kunne give udløseren til processen, begyndte Stefani og hans team at udvikle en computersimulering til at modellere processen.

”Jeg spurgte mig selv: Hvad ville der ske, hvis plasmaet blev påvirket af en lille tidevandslignende forstyrrelse? Resultatet var fænomenal. Svingningen var virkelig ophidset og blev synkroniseret med tidspunktet for den eksterne forstyrrelse, ”forklarer Stefani.

Sol, stedet, sol!

Solens bevægelse er kompleks, med flere effekter, der bidrager til dens komplicerede dans. Når solen roterer, bevæger ækvator sig hurtigere end materialet i nærheden af ​​polerne. I en proces, der kaldes omega-effekten, trækkes og strækkes linjer i solens magnetfelt nær ækvator, hvilket skaber en bøjning i retning af solekvator.

En lidt forstået alfaeffekt påvirker derefter magnetlinjerne og skubber dem mod deres oprindelige justering, hvilket resulterer i en vridning af kraftlinierne.

Magnetlinier kan ses over solflekker i dette billede af ladede partikler, fanget i ekstremt ultraviolet lys. Billedkredit: NASA / GSFC / Solar Dynamics Observatory

Disse handlinger skaber de kølige, mørke områder, vi kender som solflekker. Mens det meste af solens overflade lyser omkring 5.500 grader Celsius (9.900 Fahrenheit), forbliver solflekker på et relativt køligt 3.200 Celsius (5.800 Fahrenheit). Solflekker er stadig temmelig lyse og ser kun mørke ud mod solrig overflades baggrundsbaggrund.

Denne nye model, der foldede tidevandskræfter i de komplekse processer i soldynamoen, kunne forklare adskillige spørgsmål astronomer og fysikere har om soldynamoen, og hvordan det påvirker vores forældre.

Parker Solar Probe er i øjeblikket i kredsløb omkring solen i en mission for at studere vores stjernekammerat tæt på. Dette program kunne svare på et væld af mysterier om Sol i løbet af de næste par år.