Mikä on hauskempaa kuin mikä huonosti käyttäytyy? Auringon dynamiikan suhteen tiedämme paljon, mutta on monia asioita, joita emme vielä ymmärrä. Esimerkiksi, kun hiukkasilla täytetty aurinkolämpö soi pois auringosta, sen magneettikentän linjat voivat tehdä joitain melko odottamattomia asioita - esimerkiksi hajottua ja kytkeä sitten nopeasti uudelleen. Vuonjäätymislauseen mukaan näiden magneettisten linjojen tulisi yksinkertaisesti ”virtaa pois lukitusvaiheessa” hiukkasten kanssa. Niiden tulisi pysyä ehjinä, mutta eivät. Se ei ole vain yksinkertainen sääntö, jonka he rikkovat ... se on fysiikan laki.
Mikä selittää sen? ”Luonnon” 23. toukokuuta ilmestyneessä lehdessä Johnson Hopkinsin matemaattisen fyysikon johtama monitieteinen tutkimusryhmä on saattanut löytää uskottavan selityksen. Ryhmän mukaan taustalla oleva tekijä on turbulenssi - "samanlainen väkivaltainen häiriö, joka voi tukahduttaa matkustajalennon, kun se ilmaantuu" - tai se, jonka veljesi jättää jälkeenpäin, kun hän on syönyt paistettuja papuja. Käyttämällä hyvin organisoitua ja loogisesti rakennettua tietokonemallinnustekniikkaa tutkijat pystyivät simuloimaan sitä, mitä tapahtuu, kun magneettikenttäviivat kohtaavat turbulenssin aurinkoheilahteessa. Aseillaan näillä tiedoilla, he pystyivät sitten ilmoittamaan tapauksensa.
"Vuonjäätymislause selittää usein asiat kauniisti", sanoi soveltavan matematiikan laitoksen ja tilastotieteen professori Gregory Eyink, joka oli "Nature" -tutkimuksen pääkirjailija. ”Mutta muissa tapauksissa se epäonnistuu surkeasti. Halusimme selvittää, miksi tämä epäonnistuminen tapahtuu. ”
Mikä on flux-jäädyttämislause? Ehkä olet kuullut Hannes Alfvénistä. Hän oli ruotsalainen sähköinsinööri, plasmafyysikko ja vuoden 1970 fysiikan Nobel-palkinnon voittaja hänen työstään magnetohydrodynaamisella (MHD). Hän on mies, joka selittää sen, mitä me nyt tunnetaan nimellä Alfvén-aallot - ionien ja plasman magneettikentän matalataajuinen liikkuva värähtely. No, noin 70 vuotta sitten, hän keksi ajatuksen, että magneettiset voimalinjat purjehtivat veturinestettä pitkin kuin virran virtauslangan katkelmat. Heidän pitäisi olla mahdotonta murtautua ja sitten liittyä uudelleen. Auringon fyysikot ovat kuitenkin huomanneet, että tämä ei vain ole tilanne, kun kyse on toiminnasta erityisen väkivaltaisen aurinkolämpötilan sisällä. Havainnoissaan he ovat todenneet, että näiden soihdukoiden sisäiset magneettikenttäviivat voivat venyä murtumispisteeseen ja sitten yhdistyä yllättävän nopeasti - vain 15 minuutissa. Kun tämä tapahtuu, se kuljettaa runsaasti energiaa, joka puolestaan antaa soihdulle.
"Mutta nykyaikaisen plasmafysiikan flux-jäädyttämisperiaate tarkoittaa, että tämän prosessin aurinkokoronassa pitäisi viedä miljoona vuotta!" Eyink toteaa animoidusti. "Suuri ongelma astrofysiikassa on se, että kukaan ei pysty selittämään miksi vuonjäätyminen toimii joissakin tapauksissa, mutta ei muissa."
Tietenkin on aina spekuloitu siitä, että turbulenssi on saattanut olla arvoituksellisen juurilähteen. Aika tutkittavaksi? Panostat. Sitten Eyink yhdisti voimansa ja mielensä muiden astrofysiikan, koneenrakennuksen, tiedonhallinnan ja tietotekniikan asiantuntijoiden kanssa, jotka sijaitsevat Johns Hopkinsissa ja muissa instituutioissa. "Tarvittaessa tämä oli tiivistä yhteistyötä", Eyink sanoi. ”Kaikki osallistuivat osaamiseensa. Kukaan ei olisi voinut saavuttaa tätä. "
Seuraava askel oli luoda tietokoneen simulointi - simulaatio, joka voisi kopioida aurinkosähkön aktiivisuuden plasmatilan ja kaikki vivahteet, joita varautuneet hiukkaset läpi eri olosuhteissa. ”Vastauksemme oli erittäin yllättävää”, Eyink totesi. ”Magneettivuonpakastelu ei enää pidä paikkaansa, kun plasma muuttuu turbulenssiksi. Useimmat fyysikot odottivat, että vuonjäädytyksellä olisi vielä suurempi rooli, kun plasmasta tulisi johtavampi ja turbulenttisempi, mutta itse asiassa se hajoaa kokonaan. Vielä suurempana yllätyksenä havaitsimme, että magneettikenttäviivojen liikkeestä tulee täysin satunnainen. En tarkoita 'kaoottista', vaan sen sijaan yhtä arvaamatonta kuin kvanttimekaniikka. Sen sijaan, että se virtaa säännönmukaisesti ja deterministisesti, magneettikentän viivat leviävät sen sijaan savukkeena.
Tietenkin muiden aurinkoenergia-asiantuntijoiden mielestä tähän sääntöjen rikkomiseen voi olla vaihtoehtoisia vastauksia aurinkolamppujen sisällä, mutta kuten Eyink sanoo, "mielestäni olemme tehneet melko vakuuttavan tapauksen, että turbulenssi yksin voi johtaa kenttäjohtojen rikkomiseen."
Mielenkiintoisinta on ryhmän jäsenten yhteistyöpyrkimys niin laajasti vaihtelevalta tieteenalalta. Se oli ryhmäponnistus, joka auttoi Eyinkiä keksimään tämän uuden teorian aurinkolämpöradan arvoituksesta. "Käytimme uraauurtavia uusia tietokantamenetelmiä, kuten esimerkiksi Sloan Digital Sky Survey -yrityksessä, yhdistettynä korkean suorituskyvyn laskentatekniikoihin ja omaperäisiin matemaattisiin kehityksiin", hän sanoi. "Työ vaati fysiikan, matematiikan ja tietojenkäsittelytieteen täydellisen avioliiton, jotta voitaisiin kehittää täysin uusi lähestymistapa tutkimuksen suorittamiseen erittäin suurilla aineistoilla."
Yhteenvetona voidaan todeta, että Eyink totesi, että tämäntyyppinen tutkimustyö voi antaa meille paremman käsityksen aurinkokeilan ja koronan massan ulosmenemisestä. Kuten tiedämme, tämäntyyppinen vaarallinen "avaruussää" voi olla haitallista astronauteille, häiritä viestintäsatelliitteja ja jopa olla vastuussa maan sähköverkkojen sammuttamisesta. Ja tiedät mitä se tarkoittaa ... ei satelliittitelevisiota eikä valtaa katsoa sitä. Mutta se on O.K.
”En ole myöhässä. Älä välitä mennä. Olen kotona noin kahdeksan ... Vain minä ja radio. Ainoa ei misbehavin '.. Savin' rakkauteni sinua kohtaan. '
Alkuperäinen tarinan lähde: Johns Hopkins University News Release.
