deze vraag Slaat op een van de meest actieve gebieden van het huidige astronomische onderzoek. Niet verrassend, verschillende wetenschappers schreven in om hun antwoorden te geven.David Vanblerkom, hoogleraar astronomie aan de Universiteit van Massachusetts atAmherst, geeft een mooi overzicht en focust op het tweede deel van de vraag:
“het feit dat het buitenste gebied van de atmosfeer van de zon op miljoenen graden ligt terwijl de temperatuur van de onderliggende fotosfeer slechts 6.000 Kelvin (graden Celsius boven het absolute nulpunt) is niet intuïtief., Men zou een geleidelijke afkoeling hebben verwacht als men zich van de centrale warmtebron verwijdert. Een verwante vraag is waarom, als de corona zo heet is, hij de fotosfeer niet opwarmt totdat hij een even hoge temperatuur heeft.
“Ik zal deze vragen in omgekeerde volgorde behandelen. Laten we eerst vragen wat het betekent dat een gas een hoge temperatuur heeft. Het antwoord is dat temperatuur Een maat is voor de gemiddelde kinetische energie van de gasatomen, dat wil zeggen Een maat voor hoe snel ze bewegen. Een hoge temperatuur gas heeft atomen met een grotere gemiddelde snelheid dan een lage temperatuur gas van dezelfde samenstelling., We concluderen dus dat de atomen in de corona veel sneller bewegen dan die in de fotosfeer.
” om de corona de fotosferische temperatuur te laten stijgen, moet het coronale gas ervoor zorgen dat de fotosferische atomen sneller bewegen. Het zou dit kunnen doen door het koelere gas te vermengen en zo een deel van zijn kineticenergy over te brengen. Een andere manier is ook mogelijk: bij een temperatuur van miljoenen graden, het gas in de corona is sterk geïoniseerd, dat wil zeggen, elektronen worden ontdaan vanneutrale atomen en vrij bewegen., Omdat elektronen duizenden keren minderzwaar zijn dan atomen, hebben de hete elektronen zeer hoge snelheden. Deze elektronen kunnen in het fotosferische gas reizen en daar botsen met de atomen, waardoor hun snelheden weer toenemen. Deze twee verwarmingsmechanismen worden respectievelijk convectie en geleiding genoemd.
” een gas van miljoenen graden straalt ook energie uit; een groot deel daarvan wordt uitgestraald in de vorm van röntgenfotonen met zeer hoge energie. Röntgenfotonen die de fotosfeer raken, kunnen daar ook energie naar de gasatomen overbrengen. Dit verwarmingsmechanisme is straling.,
” toch verhogen de drie traditionele verwarmingsmethoden om een eenvoudige reden de fotosferische temperatuur niet. Stel, als een gedachte-experiment, men had een thermometer die temperaturen van miljoenen graden kon meten en plaatste het in de corona. Om een temperatuurmeting uit te voeren, moeten de coronale atomen orelectrons de thermometer raken, of röntgenfotonen moeten erop botsen. De Corona heeft echter zo ‘ n lage dichtheid dat de thermometer bijna nooit zal behit. Dus terwijl de thermometer technisch gezien in een gas zit dat op 2.000.000 Kelvin is, weet hij het niet., Het gas heeft een hoge temperatuur, maar een laag verwarmingsgehalte. Er zijn gewoon niet genoeg atomen in de buurt om onze hypotheticalthermometer of de onderliggende fotosfeer te verwarmen.de vraag waarom de corona zo ‘ n hoge temperatuur heeft is moeilijker uit te leggen, en waarschijnlijk is het laatste woord over het fysische mechanisme nog niet gegeven. De meeste astronomen gaan ervan uit dat het gas wordt verwarmd door het magnetische veld dat de corona doordringt. Het magnetisch veld van de zon is al lang bekend om de zonnevlekcyclus te veroorzaken, en de fysieke vorm en activiteit in de corona varieert ook met de zonnevlekcyclus., Magnetische velden zijn in staat om grote hoeveelheden energie over te dragen aan de solaire atmosfeer, soms explosief zoals in fakkels. De enorme magnetische lussen zien we ver in de corona stijgen, en het is heel aannemelijk dat het magnetisch veld van de zon de ultieme bron is van fysieke verwarming van de corona.”
Vic Pizzo of The Space EnvironmentCenter in Boulder, Colo.,”het precieze mechanisme waardoor de corona boven het zonneoppervlak wordt verhit tot temperaturen van één tot twee miljoen kelvin blijft een van de problemen van de zonnefysica. Het is al lang vermoed dat turbulente bewegingen in de lagere zonnematmosfeer naar buiten worden gepropageerd als golven in een of andere vorm, die uiteindelijk de dunne atmosfeer boven het oppervlak schokken (de fotosfeer). De schokken verdrijven daardoor mechanische energie in de golven asheat., Wanneer magnetische veldlijnen zich weer verbinden, geven ze energie vrij; sommige onderzoekers vermoeden dat magnetische herverbindingen boven het zonsoppervlak de energie leveren om de corona te verwarmen.
” wat de oorzaak ook is, er lekt inderdaad wat warmte terug naar het zonneoppervlak,maar de totale hoeveelheid energie die zo wordt getransporteerd is eigenlijk vrij klein, en kan de fotosferische temperatuur niet erg beïnvloeden. De reden hiervoor is de extreem snelle val van de massadichtheid met de hoogte boven het zonneoppervlak.Dat wil zeggen, hoewel het materiaal in de corona erg heet is, is het ook erg ijl., Zo wordt de energie die terug naar het oppervlak wordt getransporteerd, bij het afdalen in een steeds grotere massa materiaal afgevoerd, terwijl de naar buiten overgebrachte warmte gemakkelijk in het vacuüm van de ruimte wordt afgevoerd. “
Leo Connolly, de voorzitter van het department of physics van de California StateUniversity, San Bernardino, voegt de volgende informatie toe:
“Je hebt gelijk dat de corona veel heter is dan de fotosfeer van de zon. De fotosfeer is de buitenste laag van de zon die het zichtbare licht produceert dat we ontvangen., De corona is een grote, dunne laag gas waarvan de structuur wordt beheerst door het magnetisch veld van de zon. Het gas in de corona ontsnapt feitelijk uit de zon en vormt de zonnewind.
“wat versnelt de atomen van gas tot hoge snelheid en temperatuur in de Korona? Het is waarschijnlijk dat het magnetisch veld van de zon de nodige energie levert,maar het mechanisme is slecht begrepen. In de fotosfeer is de temperatuur 6.000 Kelvin., Het gebied van belang is boven de top van de fotosfeer,waar de temperatuur eigenlijk daalt (tot ongeveer 4.500 Kelvin op een niveau van 500kilometers boven de fotosfeer). Op 1500 kilometer begint de temperatuur te toriseren en op 10.000 kilometer boven de fotosfeer bereikt de temperatuur een miljoen kelvin. Tussen 1500 kilometer van de top van de fotosfeer en 10.000 kilometer is een regio genaamd de ‘overgangszone’, waar theatomen worden versneld., De corona begint op 10.000 kilometer en strekt zich uit tot ongeveer 10 miljoen kilometer, waar het gas uiteindelijk ontsnapt aan de zwaartekracht van de zon en wordt deel van de zonnewind.
” we weten dat atomen, ontdaan van een of meer elektronen, worden gevangen door magnetische velden en bewegen langs de veldlijnen. Maar wat ervoor zorgt dat deze atomen worden geccelereerd, waardoor de hoge temperaturen van de corona ontstaan, wordt niet begrepen.Alles wat we weten is dat het zeker voorkomt in de overgangszone.”
Last but not least, JayM. Pasachoff, voorzitter van de afdeling Astronomie van Williams College inWilliamstown, Mass.,, biedt een perspectief op enkele van de huidige pogingen(waaronder zijn eigen) om het raadsel van de zonnecorona op te lossen:
“een van de mooie dingen over astronomie is dat vragen die simplyphrased vaak blijken te zijn diepgaand. De manier waarop de zonnecorona wordt verhit tot miljoenen graden Celsius is een van de belangrijke onopgeloste problemen van de astrofysica. Ik heb experimenten uitgevoerd tijdens een reeks van totale solareclips om de vraag te beantwoorden, en er is veel theoretisch werk op dit gebied de laatste tijd., Het probleem werd uitvoerig behandeld in een geavanceerde NATO-Onderzoeksshop over observationele en theoretische problemen in verband met zonsverduisteringen,die in de eerste week van juni 1996 in Boekarest (Roemenië) werd gehouden; de verslagen van deze workshop zullen over een jaar of twee beschikbaar zijn.
“in principe kan men de verwarming van de corona niet verklaren door een radiatieve laag, dus denken we dat de corona wordt verwarmd door een soort magnetohydrodynamische (MHD)golf die uit lagere niveaus van de zon stroomt., Beelden van de zon in de farultraviolet en in röntgenstralen (het meest recent verkregen door de zonne-en Heliosferische Observatoryspacecraft, de Yohkoh satelliet, en NIXT raketten) laten zien dat de verwarming van de corona gelokaliseerd is in zonne-actieve gebieden, wat de belangrijke rol van het magnetisch veld aangeeft. Er zijn misschien een dozenspecifieke modellen die zijn voorgesteld om rekening te houden met de hoge temperatuur van de corona. Deze modellen omvatten fast-mode MHD golven, slow-mode MHD golven, Alfrenwaves, et cetera., Het oudere idee dat akoestische golven die uit lagere niveaus stromen de corona werd verlaten in de jaren 1970, toen de baan Solar Observatory8 ruimtevaartuig dergelijke golven niet zag in de chromosfeer, de laag net boven de fotosfeer (het schijnbare ‘oppervlak’ van de zon in zichtbaar licht). Het blijft echter mogelijk dat sommige akoestische golven op hogere niveaus kunnen worden gevormd.,”mijn werk over het coronale verwarmingsprobleem is samengevat in mijn hoofdstuk” measurements of 1-Hz coronal oscillations at total eclipses and theirimplications for coronal heating”, in Mechanisms of Chromosferic and Coronal heating (Proceedings of the Heidelberg Conference), uitgegeven door P. Ulmschneider, E. R. Priest en R. Rosner (Springer-Verlag, 1991). Het boek bevat ook vele andere theoretische en observationele artikelen.