수십 년 동안 과학자들은 태양의 가장 신비한 측면 중 하나에 대해 수수께끼를 풀어왔습니다. 태양 대기의 바깥층인 태양 코로나가 표면보다 200배 이상 더 뜨거운 이유는 무엇입니까?

태양의 표면이 뜨거운 불꽃으로 타오르는 동안 화씨 10,000도코로나 온도는 약 화씨 200만도. 이러한 직관에 반하는 온도 차이는 2015년에 처음 확인된 이후 연구자들을 당황하게 했습니다. 1939년. 이제 선구적인 연구는 프린스턴 플라즈마 물리학 연구소(PPPL) 이는 이 태양의 미스터리에 대해 가장 설득력 있는 대답을 제공할 수 있습니다.

반사된 Alfvévén 파동: 태양 과학의 획기적인 발전

이 퍼즐을 푸는 열쇠는 행동에 있는 것 같습니다 플라즈마 파특히 알벤 파도– 자기장에 의해 구동되는 플라즈마의 진동. 이 파도는 처음으로 예측되었습니다 노벨상 수상자 하네스 알벤(Hannes Alvven)플라즈마를 통해 전파된다는 점을 제외하면 기타 줄의 진동과 다소 유사하게 동작합니다. 다음이 주도한 최신 연구 사야크 보스 그리고 PPPL의 그의 팀은 그렇게 제안했습니다. Alvven 파도가 반사됨 ~에 관상 구멍 (코로나의 저밀도 영역)은 태양 코로나에서 관찰되는 강렬한 열의 원인일 수 있습니다.

“과학자들은 코로나 구멍의 온도가 높다는 것을 알고 있지만 가열을 담당하는 기본 메커니즘은 잘 이해되지 않았습니다.”라고 Bose는 설명했습니다. “우리의 결과는 플라즈마 파동 반사가 이 일을 할 수 있다는 것을 보여줍니다. 이것은 Alfvén 파동이 코로나 구멍과 관련된 조건에서 반사된다는 것을 보여주는 최초의 실험실 실험입니다.”

다음에 발표된 연구 천체 물리학 저널이는 이러한 파동이 에너지를 반사하고 이를 근원지로 다시 전송할 수 있다는 최초의 실험적 증거를 나타냅니다. 팀의 연구 결과에 따르면 이 반사된 에너지는 다음을 생성합니다. 무질서 플라즈마에서는 코로나에서 관찰되는 극한 온도까지 분자를 가열합니다.

실험적 검증 및 시뮬레이션

가설을 테스트하기 위해 Bose와 그의 팀은 다음을 사용했습니다. LAPD(대형 플라즈마 장치) ~에 캘리포니아대학교그들은 태양의 코로나 구멍의 상태를 시뮬레이션하도록 설계된 20미터 플라즈마 기둥 내에서 Alfvén 파동을 생성했습니다. 결과는 명확했습니다. 파동이 다양한 플라즈마 밀도와 자기장 강도(코로나를 모방하는 조건) 영역을 만났을 때 파동이 발생원을 향해 다시 반사되었습니다. 이러한 반사로 인해 파동이 서로 상호 작용하여 플라즈마를 가열할 수 있는 난류가 생성되었습니다.

“물리학자들은 오랫동안 알벤 파동 반사가 코로나 구멍의 이상한 가열을 설명할 수 있다는 가설을 세워왔습니다.”라고 그는 말했습니다. 제이슨 텐바그PPPL 방문 연구원. “이 연구는 알벤 파동 반사가 가능할 뿐만 아니라 반사된 에너지가 코로나 구멍을 가열하기에 충분하다는 최초의 실험적 증거를 제공합니다.”

팀에서도 진행한 컴퓨터 시뮬레이션 그들의 연구 결과를 확인하는 실험 설정의. 이러한 시뮬레이션은 태양 코로나에서 발견되는 조건에서 알벤 파동 반사가 발생할 수 있다는 추가 확인을 제공했으며, 태양의 외부 대기가 이러한 극한 온도에 어떻게 도달하는지 이해하기 위한 강력한 모델을 제공했습니다.

우주기상 이해에 대한 시사점

이번 발견은 단순히 오랜 과학적 미스터리를 해결하는 것 이상의 중요한 의미를 갖습니다. 에너지가 태양 대기를 통해 어떻게 이동하는지 밝혀냄으로써 연구는 태양 대기에 대한 이해를 향상시킬 수 있습니다. 우주 기상– 하전 입자의 흐름, 또는 태양풍영향을 미칠 수 있는 태양에 의해 방출됨 지구 자기장. 이러한 태양풍은 위성 통신을 방해하는 것부터… GPS 시스템 전기 네트워크에 변동을 초래합니다.

코로나 가열의 메커니즘을 이해하면 더 나은 예측이 가능합니다 태양 활동포함됨 태양 플레어 그리고 코로나 질량 방출– 지구 기술에 큰 혼란을 초래할 수 있는 태양풍과 자기장의 강력한 폭발. Tenbarg는 “여기에서 우리가 볼 수 있는 것은 Alfvén 파동이 태양뿐만 아니라 우주 날씨에도 미칠 수 있는 심오한 영향입니다.”라고 말했습니다.

태양에너지 연구의 차세대 개척지

태양을 이해하는 획기적인 발전 코로나 가열 이는 중요한 진전이지만 여전히 답변해야 할 질문이 많이 남아 있습니다. 반영되면서 알벤 파도 이러한 요인들은 코로나 구멍을 가열하는 데 중요한 역할을 하는 것으로 보이며, 연구자들은 이제 이러한 발견을 코로나의 다른 영역에 적용하고 유사한 메커니즘이 태양 대기의 다른 부분에서 가열을 설명할 수 있는지 여부를 조사하려고 합니다.

“이 작업은 시작에 불과합니다.”라고 Boz는 말했습니다. “우리는 코로나 구멍의 역학을 이해하는 데 큰 진전을 이루었지만 탐구할 것이 훨씬 더 많습니다. Alfvén 파동 반사의 물리학은 복잡하고 정말 매력적입니다. 근본적인 물리학 실험과 시뮬레이션이 자연 현상에 대한 우리의 이해를 얼마나 극적으로 향상시킬 수 있는지 놀랍습니다. 우리 태양과 같은 시스템.

태양에너지 연구가 계속됨에 따라, 이러한 결합은… 실험실 실험 그리고 컴퓨터 시뮬레이션 이는 태양과 다른 별들의 더 많은 비밀을 밝히는 데 결정적인 역할을 할 것 같습니다. 프린스턴 팀의 발견은 태양이 태양에 미치는 영향에 대한 이해를 심화할 수 있는 새로운 연구 방법의 문을 열었습니다. 우주 기상 그리고 그것이 여기 지구상의 삶에 미치는 더 넓은 영향.