I circuiti coronali, le strutture eleganti e luminose che attraversano la superficie solare e l'atmosfera solare, sono la chiave per capire perché la corona è così calda. Sì, è il sole, e sì, è caldo, ma la sua atmosfera è pure caldo. L'enigma del perché la corona solare è più calda della fotosfera del Sole ha tenuto impegnati i fisici solari dalla metà del XX secolo, ma con l'aiuto di osservatori moderni e modelli teorici avanzati, ora abbiamo una buona idea di cosa sta causando questo. Quindi il problema è risolto? Non proprio…
Allora perché i fisici solari sono così interessati alla corona solare comunque? Per rispondere a questo, trarrò un estratto dal mio primo articolo di Space Magazine:
…misurazioni di particelle coronali ci dicono che l'atmosfera del Sole è in realtà più calda della superficie del Sole. Il pensiero tradizionale suggerirebbe che questo è sbagliato; ogni tipo di legge fisica verrebbe violata. L'aria attorno a una lampadina non è più calda della lampadina stessa, il calore di un oggetto diminuirà man mano che si misura la temperatura (ovvio davvero). Se hai freddo, non ti allontani dal fuoco, ti avvicini ad esso! - da "Hinode scopre Sun's Hidden Sparkle", Space Magazine, 21 dicembre 2007
Questa non è solo una curiosità accademica. Il tempo spaziale ha origine dalla corona solare inferiore; la comprensione dei meccanismi alla base del riscaldamento coronale ha implicazioni ad ampio raggio per la previsione di brillamenti solari energetici (e dannosi) e la previsione di condizioni interplanetarie.
Quindi, il problema del riscaldamento coronale è un problema interessante e i fisici solari sono alla ricerca della risposta al perché la corona è così calda. I circuiti magnetici coronali sono centrali in questo fenomeno; sono alla base dell'atmosfera solare e sperimentano un riscaldamento rapido con un gradiente di temperatura da decine di migliaia di Kelvin (nella cromosfera) a decine di milioni di Kelvin (nella corona) su una distanza molto breve. Il gradiente di temperatura agisce attraverso una sottile regione di transizione (TR), che varia di spessore, ma può essere spessa solo in alcune centinaia di chilometri.
Questi anelli luminosi del plasma solare caldo possono essere facili da vedere, ma ci sono molte discrepanze tra l'osservazione della corona e la teoria coronale. I meccanismi responsabili del riscaldamento dei circuiti si sono rivelati difficili da definire, in particolare quando si cerca di comprendere la dinamica dei circuiti coronali a "temperatura intermedia" (ad esempio "caldo") con plasma riscaldato a circa un milione di Kelvin. Ci stiamo avvicinando alla risoluzione di questo enigma che aiuterà le previsioni meteorologiche spaziali dal Sole alla Terra, ma dobbiamo capire perché la teoria non è la stessa di ciò che stiamo vedendo.
I fisici solari sono stati divisi su questo argomento da qualche tempo. Il plasma ad anello coronale viene riscaldato da eventi intermittenti di riconnessione magnetica per tutta la lunghezza di un anello coronale? O sono riscaldati da qualche altro riscaldamento costante molto basso nella corona? O è un po 'di entrambi?
In realtà ho trascorso quattro anni a lottare con questo problema mentre lavoravo con il gruppo solare dell'Università del Galles, Aberystwyth, ma ero dalla parte del "riscaldamento costante". Esistono diverse possibilità quando si considerano i meccanismi alla base del costante riscaldamento coronale, la mia particolare area di studio è stata la produzione di onde di Alfvén e le interazioni onda-particella (autopromozione spudorata ... la mia tesi del 2006: Anelli coronali quiescenti riscaldati dalla turbolenza, nel caso abbiate un fine settimana noioso di riserva davanti a voi).
James Klimchuk del Solar Physics Laboratory del Goddard Space Flight Center di Greenbelt, Md., Ha un'opinione diversa e favorisce il meccanismo di riscaldamento impulsivo nanoflare, ma è altamente consapevole che altri fattori potrebbero entrare in gioco:
“Negli ultimi anni è diventato chiaro che il riscaldamento coronale è un processo altamente dinamico, ma le incoerenze tra osservazioni e modelli teorici sono state una delle principali fonti di bruciore di stomaco. Ora abbiamo scoperto due possibili soluzioni a questo dilemma: l'energia viene rilasciata impulsivamente con il giusto mix di accelerazione di particelle e riscaldamento diretto, oppure l'energia viene rilasciata gradualmente molto vicino alla superficie solare."- James Klimchuk
Si prevede che le nanoflares mantengano caldi circuiti coronali al loro costante 1 milione di Kelvin. Sappiamo che i loop hanno questa temperatura quando emettono radiazioni nelle lunghezze d'onda ultraviolette (EUV) e una miriade di osservatori sono stati costruiti o inviati nello spazio con strumenti sensibili a questa lunghezza d'onda. Strumenti spaziali come EUV Imaging Telescope (EIT; a bordo della NASA / ESA Osservatorio solare ed eliosferico), Della NASA Regione di transizione ed esploratore coronale (TRACCIARE) e il giapponese recentemente operativo Hinode la missione ha avuto tutti i suoi successi, ma dopo il lancio di TRACCIARE nel 1998. Le nanoflares sono molto difficili da osservare direttamente in quanto si verificano su scale spaziali così piccole che non possono essere risolte dalla strumentazione attuale. Tuttavia, siamo vicini e c'è una scia di prove coronali che indicano questi eventi energetici.
“Le nanoflares possono rilasciare la loro energia in diversi modi, inclusa l'accelerazione delle particelle, e ora capiamo che il giusto mix di accelerazione di particelle e riscaldamento diretto è un modo per spiegare le osservazioni."- Klimchuk.
Lentamente ma sicuramente, i modelli teorici e l'osservazione si stanno unendo, e sembra che dopo 60 anni di tentativi, i fisici solari siano vicini alla comprensione dei meccanismi di riscaldamento dietro la corona. Osservando come i nanoflares e altri meccanismi di riscaldamento possono influenzarsi a vicenda, è molto probabile che sia in gioco più di un meccanismo di riscaldamento coronale ...
A parte: Per interesse, i nanoflares si verificano a qualsiasi altitudine lungo il ciclo coronale. Sebbene possano essere chiamati nanoflares, per gli standard della Terra, sono enormi esplosioni. Le nanoflares rilasciano un'energia di 1024-1026 erg (cioè 1017-1019 Joule). Questo è l'equivalente di circa 1.600 a 160.000 bombe atomiche delle dimensioni di Hiroshima (con l'energia esplosiva di 15 kilotonnellate), quindi non c'è nulla nano su queste esplosioni coronali! Ma sul confronto con i chiarori a raggi X standard il Sole genera di volta in volta con un'energia totale di 6 × 1025 Joule (oltre 100 miliardi di bombe atomiche), puoi vedere come nanoi razzi prendono il nome ...
Fonte originale: NASA
