Ce este mai amuzant decât ceva ce se comportă greșit? Când vine vorba de dinamica solară, știm multe, dar există multe lucruri pe care încă nu le înțelegem. De exemplu, când o flacără solară plină de particule se stinge de la Soare, liniile sale de câmp magnetic pot face unele lucruri destul de neașteptate - cum ar fi despărțirea și apoi reconectarea rapidă. Conform teoremei de înghețare a fluxului, aceste linii magnetice ar trebui să „curgă pur și simplu în pas de blocare” cu particulele. Ar trebui să rămână intacte, dar nu trebuie. Nu este doar o simplă regulă pe care o încalcă ... este o lege a fizicii.
Ce poate explica? Într-o lucrare publicată în numărul 23 mai al revistei „Nature”, o echipă de cercetare interdisciplinară condusă de un fizician matematic Johns Hopkins poate doar a găsit o explicație plauzibilă. Potrivit grupului, factorul care stă la baza este turbulența - „același fel de tulburare violentă care poate să răstoarne un jet de pasageri atunci când apare în atmosferă” - sau cel pe care fratele tău îl lasă în urmă după ce a mâncat fasole coapte. Folosind o tehnică de modelare computerizată bine organizată și construită logic, cercetătorii au reușit să simuleze ce se întâmplă atunci când liniile de câmp magnetic se întâlnesc cu turbulențele într-o rază solară. Înarmați cu aceste informații, ei au putut apoi să își prezinte cazul.
„Teorema de înghețare a fluxurilor explică adesea lucrurile frumos”, a spus Gregory Eyink, profesor de departament de matematică aplicată și statistică, autor principal al studiului „Natura”. „Dar în alte cazuri, nu reușește mizerabil. Am vrut să aflăm de ce apare acest eșec. ”
Ce este teorema de înghețare a fluxurilor? Poate ai auzit de Hannes Alfvén. El a fost un inginer electrician suedez, fizician în plasmă și câștigător al Premiului Nobel pentru fizică din 1970 pentru munca sa asupra magnetohidrodinamicii (MHD). El este omul responsabil pentru a explica ceea ce cunoaștem acum sub denumirea de unde Alfvén - o oscilație deplină a frecvenței joase a ionilor și a câmpului magnetic în plasmă. Ei bine, cu vreo 70 de ani în urmă, a venit cu gândul că linii magnetice de forță navighează de-a lungul unui fluid locomotiv similar cu fragmentele de fir care curg de-a lungul unui flux. Ar trebui să le fie imposibil să se rupă și apoi să se alăture din nou. Cu toate acestea, fizicienii solari au descoperit că acest lucru nu este cazul atunci când vine vorba de activitate în cadrul unei flăcări solare deosebit de violente. În observațiile lor, ei au stabilit că liniile câmpului magnetic din aceste flares se pot întinde până la punctul de rupere și apoi se vor reconecta într-o perioadă surprinzător de rapidă - cât mai puțin de 15 minute. Când se întâmplă acest lucru, expulzează o cantitate copioasă de energie care, la rândul său, alimentează flacăra.
„Dar principiul de înghețare a fluxurilor din fizica modernă a plasmei presupune că acest proces din corona solară ar trebui să dureze un milion de ani!” Eyink afirmă în mod animat. "O mare problemă în astrofizică este că nimeni nu ar putea explica de ce înghețarea fluxurilor funcționează în unele cazuri, dar nu în altele."
Desigur, au existat întotdeauna speculații cu privire la faptul că turbulența ar fi putut fi sursa rădăcină a comportamentului enigmatic. E timpul pentru anchetă? Pariați. Apoi, Eyink și-a unit forțele - și mințile - cu alți experți în astrofizică, inginerie mecanică, gestionarea datelor și informatică, cu sediul la Johns Hopkins și alte instituții. "Din necesitate, a fost un efort extrem de colaborativ", a spus Eyink. „Toți și-au contribuit expertiza. Nimeni nu ar fi putut realiza acest lucru. ”
Următorul pas a fost crearea unei simulări pe computer - o simulare care să dubleze starea plasmatică a activității solare a flăcării și toate nuanțele pe care particulele încărcate le suferă în diferite condiții. „Răspunsul nostru a fost foarte surprinzător”, a declarat Eyink. „Înghețarea magnetică a fluxurilor nu mai este valabilă atunci când plasma devine turbulentă. Majoritatea fizicienilor se așteptau ca înghețarea fluxurilor să joace un rol și mai mare, deoarece plasma devine mai puternică și mai turbulentă, dar, de fapt, se descompune complet. Într-o surpriză și mai mare, am constatat că mișcarea liniilor câmpului magnetic devine complet aleatorie. Nu mă refer la „haotic”, ci la fel de imprevizibil ca mecanica cuantică. În loc să curgă într-o manieră ordonată și determinantă, liniile câmpului magnetic se răspândesc în schimb ca un penaj de fum. ”
Desigur, alți experți solari consideră că ar putea exista răspunsuri alternative pentru această activitate de încălcare a regulilor în rafale solare, dar după cum spune Eyink, „cred că am făcut un caz destul de convingător, că turbulența singură poate reprezenta ruperea liniei de câmp.”
Ceea ce este cel mai interesant este efortul de colaborare al membrilor echipei din discipline atât de variate. A fost un efort de grup care l-a ajutat pe Eyink să vină cu această nouă teorie asupra ghicitoarei solare. „Am folosit noi metode de bază de date noi, precum cele folosite în Sloan Digital Sky Survey, combinate cu tehnici de calcul performante și dezvoltări matematice originale”, a spus el. „Lucrarea a necesitat o căsătorie perfectă de fizică, matematică și informatică pentru a dezvolta o abordare fundamental nouă pentru efectuarea cercetării cu seturi de date foarte mari.”
În concluzie, Eyink a remarcat că acest tip de lucrări de cercetare ne poate oferi foarte bine o mai bună înțelegere a flareselor solare și a ejectărilor coronale de masă. După cum știm, acest tip de „vreme spațială” periculoasă poate fi dăunătoare pentru astronauți, perturba sateliții de comunicații și chiar poate fi responsabil pentru închiderea rețelelor electrice de pe Pământ. Și știți ce înseamnă asta ... niciun televizor prin satelit și nicio putere de a-l urmări. Dar este in regula.
„Nu stau prea târziu. Nu-i pasă să pleci. Sunt acasă cam opt ... Doar eu și radioul meu. Nu mă comportă prost ... Savin „dragostea mea pentru tine”.
Sursa de poveste originală: Comunicat de presă al Universității Johns Hopkins.
