Как краска и громкоговоритель могут объяснить физику струй солнечной плазмы

Солнце покрыто струями сверхгорячей плазмы, которые формируются из электрически заряженных частиц, и теперь ученые узнали больше о том, как эти струи (или спикулы) формируются и распространяются в атмосфере звезды.

С помощью серии экспериментов и лабораторных моделей новое исследование описывает спикулы как капли краски, которые отскакивают от поверхности динамика во время воспроизведения музыки. Это необычная аналогия, но основная физика кажется той же.

Когда жидкость помещается на динамик, передающий звук, он становится нестабильным и начинает вибрировать выше определенной частоты. Если эта жидкость состоит из так называемых длинных полимерных цепочек — например, краски или шампуня — жидкость будет выбрасываться из динамика длинными струями.

Распылители краски, вызванные вибрациями. (Дэй и др., Физика природы2022)

Авторы исследования подчеркивают, что такой же процесс может происходить и над солнцем. Однако не пульсирующая пульсация басовой партии производит шипы, а магнитное поле, создаваемое электрическими токами внутри Солнца.

Руководствуясь оптическим сходством между солнечными шипами и струями покрытия на динамике, мы исследовали роль магнитных полей на Солнце, используя современное численное моделирование солнечной плазмы. Физик-экспериментатор Мурти О.В.С.Н. из Университета Азима Премджи в Индии.

Точно так же, как полимерные цепи удерживают струи покрытий над динамиком, магнитное поле вокруг Солнца может удерживать струи плазмы достаточно стабильными, чтобы они могли стрелять в определенном направлении от звезды.

Технически обе системы анизотропныйгде свойства чего-либо меняются в зависимости от того, в каком направлении оно движется, хотя исследователи отмечают, что существуют и значительные различия, не в последнюю очередь в размере.

Новое исследование бросает вызов существующему мнению о том, что физика коротких солнечных шипов отличается от физики более длинных (и более быстрых) солнечных шипов. И то, и другое на самом деле может быть создано одними и теми же конвективными силами в плазме под видимой поверхностью Солнца (фотосфера).

«Солнечную плазму можно представить как связанную между собой силовыми линиями магнитного поля, подобно длинным цепочкам в полимерных растворах». Астрофизик Сахель Дэй говорит:из Индийского института астрофизики (IIA).

странно, Хромосфера Солнца (средний из трех слоев атмосферы) Горячее, чем поверхность. Ученые считают, что одной из причин этого могут быть плазменные шипы, поэтому это открытие может помочь объяснить не одну солнечную загадку.

Спикулы могут перемещаться на расстояние до 12 000 километров (7 456 миль) от Солнца, прежде чем отступить под действием силы тяжести, и могут простираться до 1100 километров (684 мили). Существует большое разнообразие, но эти различия были учтены в экспериментах и ​​моделировании, проведенных в этом исследовании.

По оценкам, в любой момент времени над Солнцем находится около 3 миллионов сеток, и продолжаются исследования того, как именно они формируются. Чтобы получить больше ответов, потребуется сотрудничество между учеными из самых разных областей.

«Этот роман, собранный солнечными астрономами и специалистами по конденсированным веществам, смог раскрыть основную причину плохо изученных солнечных спикул», Аннапурни Субраманиам говоритдиректор Института внутренних аудиторов, не принимавший непосредственного участия в исследовании.

«Мощь единой физики, связывающей физически разрозненные явления, станет движущей силой дальнейшего междисциплинарного сотрудничества».

Поиск был опубликован в Физика природы.