esta pregunta afecta a una de las áreas más activas de la investigación astronómica actual. No es sorprendente que varios científicos escribieran para dar sus respuestas.
David VanBlerkom, profesor de Astronomía en la Universidad de Massachusetts atAmherst, proporciona una buena visión general, centrándose en la segunda parte de la consulta:
«el hecho de que la región más externa de la atmósfera del sol está en millones de grados, mientras que la temperatura de la fotosfera subyacente es de solo 6.000 grados Kelvin (grados C. Por encima del cero absoluto) es quitenonintuitivo., Uno hubiera esperado un enfriamiento gradual a medida que uno se aleja de la fuente de calor central. Una pregunta relacionada es por qué, si la corona está tan caliente, no calienta la fotosfera hasta que tiene una temperatura igualmente alta.
» abordaré estas preguntas en orden inverso. Primero preguntemos qué significa para un gas tener una temperatura alta. La respuesta es que la temperatura es una medida de la energía cinética promedio de los átomos de gas, es decir, una medida de cuán rápido se están moviendo. Un gas de alta temperatura tiene átomos con un promedio mayor que un gas de baja temperatura de la misma composición., Por lo tanto, inferimos que los átomos en la corona se mueven mucho más rápidamente que los de lafotosfera.
«para que la corona eleve la temperatura fotosférica, el gas coronal debe hacer que los átomos fotosféricos se muevan más rápido. Podría hacerlo colisionando y mezclándose con el gas más frío y transfiriendo así parte de su energía cinética. Otra forma también es posible: a una temperatura de millones de grados,el gas en la corona está altamente ionizado, es decir, los electrones se despojan de los átomos neutrales y se mueven libremente., Debido a que los electrones son miles de veces menos masivos que los átomos, los electrones calientes tienen velocidades muy altas. Estos electrones podrían viajar al gas fotosférico y colisionar con los átomos allí, aumentando de nuevo sus velocidades. Estos dos mecanismos de calentamiento se llaman convección y conducción, respectivamente.
«un gas a millones de grados también irradia energía; gran parte de ella se emite en forma de fotones de rayos x de muy alta energía. Los fotones de rayos X que inciden en la fotosfera también podrían transferir energía a los átomos de gas allí. Este mecanismo de calentamiento es radiación.,
«sin embargo, los tres métodos tradicionales de calentamiento no elevan la temperatura fotosférica por una simple razón. Supongamos que, como experimento mental, uno tuviera un athermómetro que pudiera medir temperaturas de millones de grados y colocarlo en la corona. Con el fin de hacer una medición de temperatura, los átomos coronales orelectrones deben golpear el termómetro, o los fotones de rayos x deben incidir sobre él. Thecorona, sin embargo, tiene una densidad tan baja que el termómetro casi nunca behit. Así que mientras que el termómetro está técnicamente sentado en un gas que es de 2.000.000 Kelvin,no lo sabe., El gas tiene una alta temperatura pero un bajo contenido de calor. Simplemente no hay suficientes átomos alrededor para calentar nuestro hipotético termómetro o la fotosfera subyacente.
«la pregunta de por qué la corona tiene una temperatura tan alta es más difícil de explicar, y probablemente la última palabra sobre el mecanismo físico aún no se ha dado. La mayoría de los astrónomos asumen que el gas es calentado por el campo magnético que penetra la corona. Desde hace mucho tiempo se sabe que el campo magnético solar causa el ciclo de manchas, y la forma física y la actividad en la corona también varía con el ciclo de manchas solares., Se sabe que los campos magnéticos pueden transferir grandes cantidades de energía a la atmósfera solar, a veces de forma explosiva como en las llamaradas. Se puede ver que los bucles magnéticos se elevan muy dentro de la corona, y es bastante plausible que el campo magnético solar sea la fuente última de calentamiento físico de la corona.»
Vic Pizzo of The Space EnvironmentCenter in Boulder, Colo.,, reitera lo misterioso que es este proceso:
«el mecanismo preciso por el cual la corona que recubre la superficie solar se calienta a temperaturas de uno a dos millones de Kelvin sigue siendo uno de los problemas sobresalientes de la física solar. Durante mucho tiempo se ha sospechado que las sacudidas turbulentas en la atmósfera solar inferior se propagan hacia el exterior como ondas en alguna forma, que finalmente impactan la delgada atmósfera sobre la superficie (lafotosfera). Los choques disipan así la energía mecánica en las ondas de calor., Cuando las líneas del campo magnético se reconectan, liberan energía; algunos investigadores sospechan que las reconexiones magnéticas a escala fina por encima de la superficie del sol proporcionan la energía para calentar la corona.
«cualquiera que sea la causa, algo de calor efectivamente se escapa hacia la superficie solar,pero la cantidad total de energía transportada es realmente bastante pequeña, y no puede aumentar mucho la temperatura fotosférica. La razón de esto es la caída extremadamente rápida de la densidad de masa con la altura por encima de la superficie solar.Es decir, aunque el material en la corona es muy caliente, también es muytenuo., Por lo tanto, la energía transportada de regreso a la superficie se disipa en una masa de material cada vez mayor a medida que avanza hacia abajo, mientras que el calor transportado hacia afuera se disipa fácilmente en el vacío del espacio. «
Leo Connolly, presidente del departamento de física de la Universidad Estatal de California, San Bernardino, agrega la siguiente información:
«Tienes razón en que la corona es mucho más caliente que la fotosfera del sol. La fotosfera es la capa externa del sol que produce la luz visible que recibimos., La corona es una capa grande y tenue de gas cuya estructura está gobernada por el campo magnético del Sol. El gas en la corona está escapando del Sol, formando el viento solar.
«What accelerates the atoms of gas to high velocity and temperature in thecorona? Es probable que el campo magnético solar proporcione la energía necesaria,pero el mecanismo no se conoce bien. En la fotosfera, la temperatura es de 6.000 Kelvin., La región de interés está por encima de la parte superior de la fotosfera,donde la temperatura realmente cae (a unos 4.500 Kelvin a un nivel de 500kilómetros por encima de la fotosfera). A 1.500 kilómetros, la temperatura comienza a torizarse y a 10.000 kilómetros por encima de la fotosfera la temperatura alcanza un millón de Kelvin. Entre 1.500 kilómetros de la cima de la fotosfera y 10.000 kilómetros hay una región llamada «zona de transición», que es donde se aceleran los teatros., La corona comienza a los 10.000 kilómetros y se extiende a unos 10 millones de kilómetros, donde el gas finalmente escapa de la gravedad del sol y se convierte en parte del viento solar.
» sabemos que los átomos, despojados de uno o más electrones, son atrapados por campos magnéticos y se mueven a lo largo de las líneas de campo. Pero no se entiende qué causa que estos átomos se aceleren, produciendo las altas temperaturas de la corona.Todo lo que sabemos es que definitivamente ocurre en la zona de Transición.»
Last but not least, JayM. Pasachoff, Presidente del Departamento de Astronomía del Williams College inWilliamstown, Mass.,, ofrece una perspectiva sobre algunos de los intentos actuales(incluido el suyo propio) para resolver el acertijo de la corona solar:
«una de las cosas buenas de la astronomía es que las preguntas simplificadas a menudo resultan ser profundas. La manera en que la corona solar se calienta a millones de grados Celsius es uno de los problemas importantes sin resolver de la astrofísica. He llevado a cabo experimentos durante una serie de solareclipses totales para abordar la cuestión, y ha habido mucho trabajo teórico en este área recientemente., El problema se abordó ampliamente en un taller de investigación avanzada de la OTAN sobre problemas observacionales y teóricos relacionados con los Eclipses solares,celebrado en Bucarest, Rumania, en la primera semana de junio de 1996; las actas de dicho taller estarán disponibles dentro de uno o dos años.
«básicamente, uno no puede explicar el calentamiento de la corona por un flujo radiativo, por lo que creemos que la corona se calienta por algún tipo de onda magnetohidrodinámica (MHD)que fluye desde los niveles más bajos del sol., Las imágenes del sol en el farultraviolet y en los rayos X (adquiridos más recientemente por el Observatorio Solar y Heliosférico de California, el satélite Yohkoh y los cohetes NIXT) muestran que el calentamiento de la corona se localiza en regiones activas solares, lo que indica el importante papel desempeñado por el campo magnético. Tal vez hay modelos específicos dozen que se han propuesto para tener en cuenta la alta temperatura de la corona. Estos modelos involucran ondas MHD de modo rápido, ondas MHD de modo lento, ondas ALFRENWAVES, etc., La idea más antigua de que las ondas acústicas que fluían de niveles más bajoshasta la corona fue abandonada en la década de 1970, cuando la nave espacial del Observatorio Solar en órbita 8 no vio tales ondas en la cromosfera, la capa justo por encima de lafotosfera (la aparente ‘superficie’ del sol en luz visible). Sin embargo, sigue siendo posible que algunas ondas acústicas puedan formarse a niveles más altos.,
«Mi trabajo sobre el problema del calentamiento coronal se resume en mi capítulo’ medidas de oscilaciones coronales de 1 Hz en eclipses totales y sus implicaciones para el calentamiento coronal’, en Mechanisms of Chromospheric and CoronalHeating (Proceedings of the Heidelberg Conference), editado por P. Ulmschneider, E. R. Priest y R. Rosner (Springer-Verlag, 1991). El libro también contiene muchos otros artículos teóricos y de observación.