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Gli scienziati risolvono il mistero del calore estremo del sole e la sua connessione con le condizioni meteorologiche spaziali

Gli scienziati hanno sviluppato una nuova teoria unificata sul motivo per cui il Sole è caldo o, più specificamente, perché la sua atmosfera superiore è così calda quando è più lontano dal nucleo della nostra stella.

La nuova teoria potrebbe aiutare gli scienziati a comprendere meglio il vento solare, le particelle cariche che fuoriescono dall’atmosfera superiore del Sole e possono distruggere i satelliti e trasferire energia nel campo magnetico terrestre.

In un nuovo articolo pubblicato sulla rivista giovedì astronomia naturale, Gli scienziati dell’Università di Otago propongono un nuovo processo per spiegare perché persiste un mistero di astronomia solare: perché l’atmosfera superiore del Sole è molto più calda della sua superficie?

Essendo il bordo esterno di un’enorme palla di gas surriscaldata da reazioni termonucleari che fondono atomi di idrogeno in atomi di elio, la superficie del Sole è estremamente calda – ben 6.000 gradi Celsius.

La superficie del Sole è relativamente temperata rispetto all’atmosfera superiore del Sole, o corona, i sottili viticci di plasma visti ai margini della Luna durante un’eclissi solare totale, che si estendono da poche centinaia di chilometri a cinque milioni di chilometri sopra la superficie. Le temperature nella corona misurano regolarmente più di 1 milione di gradi Celsius e gli scienziati ritengono che il processo che genera questo calore intenso così lontano dal nucleo del Sole possa determinare la forza con cui soffia il vento solare dal Sole.

“Sappiamo dalle misurazioni e dalla teoria che l’improvviso salto di temperatura è correlato ai campi magnetici che fuoriescono dalla superficie del Sole”, ha affermato in una dichiarazione l’autore principale dello studio Jonathan Squire. “Gli astrofisici hanno idee diverse su come l’energia del campo magnetico potrebbe essere convertita in calore per spiegare il riscaldamento, ma la maggior parte fatica a spiegare alcuni aspetti delle osservazioni”.

Le ipotesi su una forma di turbolenza nota come turbolenza “alfvéniana” a bassa frequenza sono supportate dalle osservazioni dei veicoli spaziali e spiegherebbero il trasferimento di energia verso l’esterno dal Sole. Ma non si adattano alle osservazioni secondo cui gli ioni – i nuclei di idrogeno, elio e atomi di ossigeno che sono stati privati ​​dei loro elettroni – si surriscaldano mentre gli elettroni nella corona rimangono relativamente freddi.

Un’ipotesi che coinvolge un tipo di onda magnetica nota come onde ciclotrone ioniche ad alta frequenza può spiegare il riscaldamento differenziale tra ioni ed elettroni, ma gli scienziati non hanno trovato una fonte definitiva per tali onde.

Ma nel nuovo articolo, i dott. Squire e i suoi colleghi hanno scoperto che sia le onde turbolente che quelle magnetiche sono due componenti di un processo più ampio e unificato di riscaldamento coronale. Attraverso un fenomeno che chiamano barriera di elicità, teorizzano che il processo di turbolenza a bassa frequenza devia l’energia degli elettroni nella produzione di onde ciclotrone ioniche, che poi riscaldano gli ioni.

I ricercatori hanno quindi testato l’ipotesi con simulazioni al computer a sei dimensioni e hanno scoperto che le strutture del campo magnetico generate e i vortici di gas coronali corrispondevano strettamente alle osservazioni dell’effettiva corona solare della navicella spaziale Parker Solar Probe della NASA, che per la prima volta ha volato attraverso la corona solare a dicembre.

E oltre ad acquisire una migliore comprensione della fisica coronale solare fine a se stessa, il Dr. Romain Meyrand, coautore dello studio, consentirà agli scienziati di comprendere e prevedere meglio gli eventi meteorologici spaziali che potrebbero influenzare i veicoli spaziali vicino alla Terra.

“La dinamica della corona solare può avere effetti profondi sulla Terra”, ha affermato in una nota. “Forse con una migliore comprensione della fisica fondamentale, saremo in grado di costruire modelli migliori per prevedere il tempo spaziale in futuro, consentendo l’implementazione di strategie di protezione che potrebbero – letteralmente – evitare miliardi di dollari di danni”.

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