denna fråga slår på ett av de mest aktiva områdena i nuvarande astronomiskforskning. Inte överraskande skrev flera forskare in för att ge sina svar.
David VanBlerkom, professor i astronomi vid University of Massachusetts atAmherst, ger en bra överblick, med fokus på den andra delen av frågan:
”Det faktum att den yttersta randområde i solens atmosfär är på miljontals ofdegrees medan temperaturen i underlyingphotosphere är endast 6000 kelvin (°C. över den absoluta nollpunkten) är quitenonintuitive., Man skulle ha förväntat sig en gradvis kylning när man rör sig bort frånden centrala Värmekällan. En relaterad fråga är varför, om corona är så varm, detvärmer inte upp fotosfären tills den har en lika hög temperatur.
”Jag kommer att ta itu med dessa frågor i omvänd ordning. Låt oss först fråga vad detbetyder att en gas har hög temperatur. Svaret är att temperaturen är enmätning av gasatomernas genomsnittliga kinetiska energi, det vill säga ett mått på hursnabbt de rör sig. En högtemperaturgas har atomer med ett större medelvärdeutveckling än en lågtemperaturgas av samma sammansättning., Vi drar därför slutsatsen att atomerna i Korona rör sig mycket snabbare än de i fosfosfären.
”för att corona ska kunna göra den fotosfäriska temperaturhöjningen måste den koronala gasen få de fotosfäriska atomerna att röra sig snabbare. Det kan göra det genom att kollidera och blanda med den kallare gasen och därmed överföra en del av dess kinetikenergi. Ett annat sätt är också möjligt: vid en temperatur av miljontals grader är gasen i Korona mycket joniserad, det vill säga elektroner avlägsnas avneutrala atomer och rör sig fritt., Eftersom elektroner är tusentals gånger mindremassiv än atomer, de heta elektronerna har mycket höga hastigheter. Dessa elektronerskulle kunna färdas in i den fotosfäriska gasen och kollidera med atomerna där, igenöka deras hastigheter. Dessa två uppvärmningsmekanismer kallas konvektionoch ledning.
” en gas på miljontals grader utstrålar också energi; mycket av det avges i form av mycket högenergiröntgenfotoner. Röntgenfotoner som impingerar påfotosfären kan också överföra energi till gasatomerna där. Denna uppvärmningmekanism är strålning.,
”men de tre traditionella uppvärmningsmetoderna höjer inte fotosfärettemperaturen av en enkel anledning. Antag att man som ett tankeexperiment hade entermometer som kunde mäta temperaturer på miljontals grader och placera deni corona. För att göra en temperaturmätning, de koronala atomerna ellerlektroner måste slå termometern, eller röntgenfotoner måste inkräkta på den. Thecorona har dock en så låg densitet att termometern nästan aldrig kommer att behit. Så medan termometern är tekniskt sitter i en gas som är at2, 000, 000 kelvins, det vet inte det., Gasen har en hög temperatur men en lågvärmehalt. Det finns bara inte tillräckligt med atomer runt för att värma vår hypotetisktermometer eller den underliggande fotosfären.
” frågan om varför corona har en så hög temperatur är svårare attförklara, och förmodligen har det sista ordet på den fysiska mekanismen ännu inte beengiven. De flesta astronomer antar att gasen värms upp av magnetfältet sompervaderar corona. Solmagnetfältet har länge varit känt för att orsaka ospotcykeln, och den fysiska formen och aktiviteten i Korona varierar också med solspotcykeln., Magnetfält är kända för att kunna överföra stora mängderav energi till solens atmosfär, ibland explosivt som i facklor. Hugemagnetiska loopar kan ses stiga långt in i Korona, och det är ganska troligt att solmagnetfältet är den ultimata källan till fysisk uppvärmning avkorona.”
Vic Pizzo av Utrymmet EnvironmentCenter i Boulder, Colo.,, upprepar hur mystisk denna process är:
” den exakta mekanismen genom vilken corona som överlagrar solytan värms till temperaturer på en till två miljoner kelviner är fortfarande ett av destående problemen med solfysik. Det har länge misstänkts att turbulentakänslor i den nedre solatmosfären förökas utåt som vågor i vissform, vilket i slutändan chockar den tunna atmosfären ovanför ytan (thephotosphere). Chockerna sprider därigenom mekanisk energi i vågorna somvärme., När magnetfältlinjer återansluter, släpper de ut energi; vissa forskare misstänker att finskala magnetiska återanslutningar ovanför solens yta ger energin för att värma Korona.
”oavsett orsaken läcker en del värme verkligen tillbaka mot solytan, men den totala mängden energi som transporteras är verkligen ganska liten och kan inte motstå den fotosfäriska temperaturen väldigt mycket. Anledningen till detta ärextremt snabbt fall av massdensitet med höjd över solytan.Det vill säga, även om materialet i corona är mycket varmt, är det också mycketenuös., Således är den energi som transporteras tillbaka mot ytan avleds tillen ständigt ökande massa av material som det fungerar sin väg ner, medan den heattransported utåt är lätt skingras i vakuum av rymden. ”
Leo Connolly, ordförande för Institutionen för fysik vid California StateUniversity, San Bernardino, lägger till följande information:
” Du har helt rätt om att corona är mycket varmare än solens fotosfärav solen. Fotosfären är det yttre lagret av solen som producerar detsynliga ljuset vi får., Corona är ett stort, enduktigt lager av gas somstrukturen styrs av solens magnetfält. Gasen i corona äraktuellt flyr från solen och bildar solvinden.
”vad accelererar gasens atomer till hög hastighet och temperatur i thecorona? Det är troligt att solmagnetfältet ger den nödvändiga energin,men mekanismen är dåligt förstådd. Vid fotosfären är temperaturen ca 6000 kelviner., Regionen av intresse ligger över toppen av fotosfären, där temperaturen faktiskt sjunker (till ca 4500 kelviner vid en nivå av 500kilometrar över fotosfären). Vid 1500 kilometer börjar temperaturen torise och med 10 000 kilometer över fotosfären når temperaturen enmiljon kelvins. Mellan 1500 kilometer från toppen av fotosfären och10 000 kilometer är en region som kallas ”övergångszonen”, där teatrarna accelereras., Corona börjar på 10 000 kilometer och sträcker sig ut tillca 10 miljoner kilometer, där gasen slutligen flyr solens gravitation ochblir en del av solvinden.
”vi vet att atomer, avskalade av en eller flera elektroner, är fångade avmagnetiska fält och rör sig längs fältlinjerna. Men vad som orsakar dessa atomer att beaccelereras, producerar de höga temperaturerna i Korona, förstås inte.Allt vi vet är att det definitivt sker i övergångszonen.”
sist men inte minst, JayM. Pasachoff, Ordförande för Institutionen för Astronomi vid Williams College inWilliamstown, Mass.,, erbjuder ett perspektiv på några av de nuvarande försöken (inklusive hans egen) för att lösa gåtan i solkorona:
”en av de fina sakerna om astronomi är att frågor som helt enkelthastigheten visar sig ofta vara djupgående. Det sätt på vilket solkoronan är upphettad till miljontals grader Celsius är ett av de viktiga olösta problemen med astrofysik. Jag har utfört experiment under en rad totala solareclipses för att ta itu med frågan, och det har varit mycket teoretiskt arbete inom detta område nyligen., Problemet togs i stor utsträckning upp i en NATO-avancerad Forskningsaffär om observationella och teoretiska problem i samband med solförmörkelser,som hölls i Bukarest, Rumänien under den första veckan i juni 1996.arbetet i denna workshop kommer att vara tillgängligt om ett eller två år.
” i grund och botten kan man inte redogöra för uppvärmningen av corona av en radiativeflow, så vi tror att corona värms upp av någon form av magnetohydrodynamisk (MHD)våg som strömmar ut ur lägre nivåer av solen., Bilder av solen i farultraviolet och i röntgenstrålar (förvärvad Senast av sol-och Heliosfäriska Observatorisktpacecraft, yohkoh-satelliten och NIXT-raketerna) visar attuppvärmningen av corona är lokaliserad i solaktiva regioner, vilket indikerarden viktiga roll som magnetfältet spelar. Det finns kanske ett dussintalspecifika modeller som har föreslagits för att ta hänsyn till Coronas höga temperatur. Dessa modeller innebär snabb-mode MHD vågor, långsam-mode MHD vågor, Alfrenwaves, et cetera., Den äldre tanken att akustiska vågor som flödar ut ur lägre nivåarkorona övergavs på 1970-talet, när den banande Solar Observatory8 rymdfarkosten inte såg sådana vågor i kromosfären, skiktet strax ovanför denfotosfären (den uppenbara ”ytan” av solen i synligt ljus). Det är dock fortfarande möjligt att vissa akustiska vågor kan bildas på högre nivåer.,
”Mitt arbete på koronala värme problemet är sammanfattat i mina kapitel’Measurements av 1 Hz koronala svängningar på totala solförmörkelser och theirimplications för koronala värme,’ Mekanismer för Chromospheric och CoronalHeating (Proceedings of Heidelberg-Konferensen), utgiven av P. Ulmschneider, E. R. Präst och R. Rosner (Springer-Verlag, 1991). Boken innehåller också mångaAndra teoretiska och observationella papper.