Psykedeliske solsimuleringer kan løse magnetfeltmysteriet

Simulering av solplasmabevegelse

En høyoppløselig simulering av bevegelsen av plasma i solen avslører hvordan et storstilt, sammenhengende magnetfelt fortsatt kan eksistere til tross for lite kaos. (Bildekreditt: Hideyuki Hotta, Chiba University)



En ny studie, og noen flotte simuleringer, kan ha avslørt hvordan orden oppstår fra uorden i den turbulente, kaotiske solkroppen.



I solen er endring normen. Solens kropp er en virvlende gryte av væske, konstant i bevegelse. Hvert 11. år , solens magnetiske poler vandrer over stjernens overflate og bytter posisjon. På toppen av denne bryteren merker astronomer en betydelig økning i eksplosjoner på soloverflaten som er mer energiske enn hundrevis av hydrogenbomber.

Et solmysterium som har forvirret forskere er hvordan solen produserer et storstilt, sammenhengende magnetfelt når det ser ut til å være annet enn kaos på mindre skalaer. Med andre ord, hvordan er det at lidelse i liten skala fører til storskala orden? En ny serie med høyoppløselige simuleringer kan ha sprukket saken. [ Høyoppløselige simuleringer av solen Løs solmysteriet: Video ]



De oransje og magenta virvlene sett i den øverste rammen på bildet ovenfor viser bevegelsen av plasma i solen. Plasma er en overopphetet gass der elektronene som går i bane rundt kjernen ikke er helt bundet til deres baner. Å frigjøre disse ladede partiklene gjør hele blandingen elektrisk ledende.

Disse nye simuleringene ble laget av et team av forskere ledet av Hideyuki Hotta, en assisterende professor i solfysikk ved Chiba University i Japan.

Bevegelsen av ladet plasma kan føre til endringer i solens magnetfelt i liten skala, som det fremgår av den øverste ruten på bildet ovenfor. Se videoen øverst i denne artikkelen for å se hvor raskt plasmaet endres i løpet av uker. Den nederste ruten (i svart og hvitt) kartlegger solens magnetfelt. Likheten mellom disse to svært kaotiske, raskt skiftende mønstrene gjør det klart at disse to tingene er knyttet til hverandre.



Så hvis magnetfeltet på soloverflaten er så uorden, hvordan er det så at jordens nærmeste stjerne fremdeles har et stort, enhetlig magnetfelt?

En høyoppløselig simulering av bevegelsen av plasma i solen (øverst) sammenlignet med en simulering av stjernen

En høyoppløselig simulering av bevegelsen av plasma i solen (øverst) sammenlignet med en simulering av stjernens magnetfelt (nederst) avslører et nært forhold.(Bildekreditt: Hideyuki Hotta, Chiba University)

Nye funn



Tidligere antydet beregninger at hvis solens materiale hadde en viskositet under en viss terskel, ville det ikke være mulig å forme seg et stort, sammenhengende magnetfelt, fortalte Hotta til demokratija.eu i en e-post. En lav viskositet betyr at materialet flyter mer fritt og raskere; en lav viskositet i solens plasma ville i hovedsak skape for mye kaos i liten skala.

Men observasjoner av solen viste at viskositeten faktisk er godt under denne terskelen, sa Hotta. Så hvordan oppstår det store magnetfeltet?

De nye datamodellene har tillatt Hotta og hans kolleger i det vesentlige å gjenoppbygge solen i en datamaskin, og se aktiviteten til magnetfeltet i høy oppløsning, både i stor og liten skala. Ved å gjøre det kan de se hvordan de småskala forholdene gir opphav til de store forholdene. Ved å utføre disse simuleringene i lavere oppløsning, demonstrerte forskerne hvordan det store magnetfeltet i hovedsak forsvinner fra modellen. Det er bare med tilstrekkelig detalj at de kan se ordren oppstå fra uorden.

Dette bildet, tatt av NASA

Gruppen har konkludert med at sterke, småskala magnetfelt gjør jobben som en lavere viskositet kan ha gjort. Disse feltene 'undertrykker kaoset', skrev Hotta, og lar det store magnetfeltet danne seg.

Solens 11-årige syklus med magnetfeltomvendelse er av stor interesse for solforskere (Jordens magnetfeltpoler migrerer også og bytter posisjon omtrent hvert 200 000 til 300 000 år). Men det er også viktig for alle som lever på jorden. Soleksplosjonene som øker på toppen av solsyklusen kan kaste dusjer av kraftige partikler mot jorden, noe som potensielt kan forårsake skade på satellitter eller til og med strømnett. Bedre forståelse av årsaken til disse syklusene kan hjelpe menneskeheten til å forberede seg på disse solangrepene.

Følg Calla Cofield @callacofield .Følg oss @Spacedotcom , Facebook og Google+ . Original artikkel om demokratija.eu .