Các vòng vành, các cấu trúc thanh lịch và sáng chói xuyên qua bề mặt mặt trời và vào bầu khí quyển mặt trời, là chìa khóa để hiểu tại sao corona lại nóng như vậy. Vâng, nó là Mặt trời, và vâng, nó nóng, nhưng bầu không khí của nó là quá nóng bức. Câu đố đặt ra là tại sao corona mặt trời nóng hơn so với ảnh mặt trời của Sun, đã khiến các nhà vật lý mặt trời bận rộn từ giữa thế kỷ XX, nhưng với sự trợ giúp của các đài quan sát hiện đại và các mô hình lý thuyết tiên tiến, giờ đây chúng ta có một ý tưởng khá hay về nguyên nhân gây ra điều này. Vậy vấn đề đã được giải quyết chưa? Không hẳn…
Vậy tại sao các nhà vật lý năng lượng mặt trời rất quan tâm đến corona mặt trời? Để trả lời điều này, tôi sẽ lấy một đoạn trích từ bài báo Tạp chí Vũ trụ đầu tiên của tôi:
…các phép đo hạt coronal cho chúng ta biết bầu khí quyển của Mặt trời thực sự nóng hơn bề mặt Mặt trời. Suy nghĩ truyền thống sẽ cho rằng điều này là sai; tất cả các loại luật vật lý sẽ bị vi phạm. Không khí xung quanh một bóng đèn nóng hơn so với bóng đèn, nhiệt từ vật thể sẽ giảm khi bạn đo nhiệt độ (thực sự rõ ràng). Nếu bạn lạnh, bạn không di chuyển ra khỏi đám cháy, bạn sẽ đến gần nó hơn! - từ Khám phá Hinode phát hiện ra Sun Sun Hidden Sparkle, Tạp chí không gian, ngày 21 tháng 12 năm 2007
Đây chỉ là một sự tò mò học thuật. Thời tiết không gian bắt nguồn từ corona mặt trời thấp hơn; hiểu được các cơ chế đằng sau hệ thống sưởi coronal có ý nghĩa rất rộng để dự đoán các cơn bão mặt trời tràn đầy năng lượng (và gây hại) và dự báo các điều kiện liên hành tinh.
Vì vậy, vấn đề sưởi ấm vành là một vấn đề thú vị và các nhà vật lý mặt trời đang nóng trên đường mòn của câu trả lời cho lý do tại sao corona nóng như vậy. Các vòng vành từ tính là trung tâm của hiện tượng này; chúng ở dưới đáy bầu khí quyển mặt trời và trải qua quá trình đốt nóng nhanh chóng với độ dốc nhiệt độ từ hàng chục nghìn Kelvin (trong tầng quyển) đến hàng chục triệu Kelvin (trong corona) trong một khoảng cách rất ngắn. Độ dốc nhiệt độ hoạt động trên một vùng chuyển tiếp mỏng (TR), có độ dày khác nhau, nhưng có thể chỉ dày vài trăm km ở những nơi.
Những vòng sáng của plasma mặt trời nóng có thể dễ dàng nhìn thấy, nhưng có nhiều điểm khác biệt giữa việc quan sát lý thuyết corona và coronal. Các cơ chế chịu trách nhiệm làm nóng các vòng lặp đã được chứng minh là khó xác định, đặc biệt là khi cố gắng tìm hiểu động lực học của nhiệt độ trung gian, (a.k.a.iêu ấm) với các vòng mạch vành được nung nóng đến khoảng một triệu Kelvin. Chúng ta đang tiến gần hơn đến việc giải câu đố này sẽ giúp dự đoán thời tiết không gian từ Mặt trời đến Trái đất, nhưng chúng ta cần tìm ra lý do tại sao lý thuyết này không giống như những gì chúng ta đang thấy.
Các nhà vật lý năng lượng mặt trời đã được chia về chủ đề này một thời gian. Là plasma vòng lặp coronal được làm nóng bởi các sự kiện kết nối lại từ tính gián đoạn trong suốt chiều dài của một vòng coronal? Hay chúng được làm nóng bởi một số hệ thống sưởi ổn định khác rất thấp trong corona? Hay là một chút của cả hai?
Tôi thực sự đã trải qua bốn năm vật lộn với vấn đề này trong khi làm việc với Tập đoàn năng lượng mặt trời tại Đại học Wales, Aberystwyth, nhưng tôi đã đứng về phía của hệ thống sưởi ấm ổn định. Có một số khả năng khi xem xét các cơ chế đằng sau sự gia nhiệt ổn định của coronal, lĩnh vực nghiên cứu cụ thể của tôi là sản xuất sóng và tương tác hạt sóng (không biết xấu hổ về đề tài 2006 của tôi: Các vòng lặp không hoạt động được làm nóng bằng nhiễu loạn, chỉ trong trường hợp bạn có một cuối tuần rảnh rỗi, buồn tẻ trước mắt).
James Klimchuk từ Phòng thí nghiệm Vật lý Mặt trời Goddard ở Trung tâm Hàng không Vũ trụ ở Greenbelt, Md., Có ý kiến khác và ủng hộ nanoflare, cơ chế sưởi ấm bốc đồng, nhưng ông nhận thức rõ rằng các yếu tố khác có thể phát huy tác dụng:
“Trong những năm gần đây, điều rõ ràng là sưởi ấm vành là một quá trình rất năng động, nhưng sự không nhất quán giữa các quan sát và mô hình lý thuyết là một nguồn gây ợ nóng chính. Bây giờ chúng tôi đã phát hiện ra hai giải pháp khả thi cho vấn đề nan giải này: năng lượng được giải phóng một cách bốc đồng với sự pha trộn đúng của gia tốc hạt và gia nhiệt trực tiếp, hoặc năng lượng được giải phóng dần dần rất gần với bề mặt mặt trời.Mùi - James Klimchuk
Nanoflares được dự đoán sẽ duy trì các vòng vành ấm áp ở mức 1 triệu Kelvin khá ổn định của chúng. Chúng ta biết các vòng có nhiệt độ này khi chúng phát ra bức xạ ở bước sóng cực tím (EUV), và một loạt các đài quan sát đã được chế tạo hoặc gửi vào không gian với các dụng cụ nhạy cảm với bước sóng này. Các thiết bị dựa trên không gian như Kính thiên văn hình ảnh EUV (EIT; trên tàu NASA / ESA Đài thiên văn mặt trời và Heliospheric), NASA từ xa Vùng chuyển tiếp và thám hiểm coronal (TRACE) và tiếng Nhật hoạt động gần đây Hinode Nhiệm vụ đã có những thành công của họ, nhưng nhiều đột phá vòng lặp xảy ra sau khi ra mắt TRACE trở lại năm 1998. Nanoflares rất khó quan sát trực tiếp khi chúng xảy ra trên quy mô không gian quá nhỏ, chúng không thể được giải quyết bằng thiết bị hiện tại. Tuy nhiên, chúng tôi đang ở gần, và có một dấu vết bằng chứng coronal chỉ ra những sự kiện tràn đầy năng lượng này.
“Nanoflares có thể giải phóng năng lượng của chúng theo nhiều cách khác nhau, bao gồm cả sự gia tốc của các hạt và giờ đây chúng ta hiểu rằng sự pha trộn đúng của gia tốc hạt và gia nhiệt trực tiếp là một cách để giải thích các quan sát.Mùi - Klimchuk.
Dần dần nhưng chắc chắn, các mô hình lý thuyết và quan sát đang kết hợp với nhau, và dường như sau 60 năm cố gắng, các nhà vật lý mặt trời đã gần hiểu được các cơ chế sưởi ấm đằng sau corona. Bằng cách xem xét các sợi nano và các cơ chế sưởi ấm khác có thể ảnh hưởng lẫn nhau như thế nào, rất có thể có nhiều hơn một cơ chế sưởi ấm vành đang hoạt động
Qua một bên: Không quan tâm, các sợi nano sẽ xảy ra ở bất kỳ độ cao nào dọc theo vòng vành. Mặc dù chúng có thể được gọi sợi nano, theo tiêu chuẩn Trái đất, chúng là những vụ nổ lớn. Nanoflares giải phóng năng lượng 1024-1026 erg (đó là 1017-1019 Joules). Nó tương đương với khoảng 1.600 đến 160.000 quả bom nguyên tử có kích thước ở Hiroshima (với năng lượng nổ 15 kiloton), vì vậy không có gì nano về những vụ nổ coronal! Nhưng khi so sánh với tia X-quang tiêu chuẩn, Mặt trời thỉnh thoảng tạo ra với tổng năng lượng là 6 × 1025 Joules (hơn 100 tỷ quả bom nguyên tử), bạn có thể thấy nanopháo sáng lấy tên của họ
Nguồn gốc: NASA
