Τι είναι πιο διασκεδαστικό από κάτι που δεν συμπεριφέρεται σωστά; Όσον αφορά την ηλιακή δυναμική, γνωρίζουμε πολλά, αλλά υπάρχουν πολλά πράγματα που δεν καταλαβαίνουμε ακόμη. Για παράδειγμα, όταν ένα ηλιακό εξάρτημα γεμάτο με σωματίδια βγαίνει από τον Ήλιο, οι γραμμές του μαγνητικού πεδίου μπορούν να κάνουν μερικά απροσδόκητα πράγματα - όπως η διάσπαση και στη συνέχεια η επανασύνδεση γρήγορα. Σύμφωνα με το θεώρημα κατάψυξης ροής, αυτές οι μαγνητικές γραμμές θα πρέπει απλώς να «ρέουν μακριά σε κλειδαριά» με τα σωματίδια. Πρέπει να παραμείνουν άθικτοι, αλλά όχι. Δεν είναι απλώς ένας απλός κανόνας που παραβιάζουν… είναι ένας νόμος της φυσικής.
Τι μπορεί να το εξηγήσει; Σε μια δημοσίευση που δημοσιεύθηκε στο τεύχος 23ης Μαΐου «Φύση», μια διεπιστημονική ερευνητική ομάδα με επικεφαλής έναν μαθηματικό φυσικό Johns Hopkins μπορεί να βρήκε μια εύλογη εξήγηση. Σύμφωνα με την ομάδα, ο υποκείμενος παράγοντας είναι η αναταραχή - το «ίδιο είδος βίαιης διαταραχής που μπορεί να χτυπήσει ένα επιβατικό τζετ όταν συμβαίνει στην ατμόσφαιρα» - ή αυτό που ο αδερφός σας αφήνει πίσω αφού φάει φασολάκια. Χρησιμοποιώντας μια καλά οργανωμένη και λογικά κατασκευασμένη τεχνική μοντελοποίησης υπολογιστών, οι ερευνητές μπόρεσαν να προσομοιώσουν τι συμβαίνει όταν οι γραμμές μαγνητικού πεδίου συναντιούνται με αναταράξεις σε μια ηλιακή αναλαμπή. Οπλισμένοι με αυτές τις πληροφορίες, τότε ήταν σε θέση να δηλώσουν την υπόθεσή τους.
«Το θεώρημα κατάψυξης εξηγεί συχνά τα πράγματα όμορφα», δήλωσε ο Gregory Eyink, καθηγητής του Τμήματος Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Στατιστικής, ο οποίος ήταν επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης «Φύση». «Αλλά σε άλλες περιπτώσεις, αποτυγχάνει άθλια. Θέλαμε να καταλάβουμε γιατί συμβαίνει αυτή η αποτυχία. "
Τι ακριβώς είναι το θεώρημα κατάψυξης ροής; Ίσως έχετε ακούσει για την Hannes Alfvén. Ήταν Σουηδός ηλεκτρολόγος μηχανικός, φυσικός πλάσματος και νικητής του βραβείου Νόμπελ Φυσικής του 1970 για το έργο του στη μαγνητοϋδροδυναμική (MHD). Είναι ο άνθρωπος που είναι υπεύθυνος για να εξηγήσει αυτό που τώρα γνωρίζουμε ως κύματα Alfvén - μια ταλάντωση ταξιδιού χαμηλής συχνότητας των ιόντων και το μαγνητικό πεδίο στο πλάσμα. Λοιπόν, πριν από περίπου 70 χρόνια, βρήκε τη σκέψη ότι οι μαγνητικές γραμμές δύναμης περνάνε κατά μήκος ενός κινητήρα υγρού παρόμοιο με αποσπάσματα νήματος που ρέουν κατά μήκος ενός ρέματος. Θα πρέπει να είναι αδύνατο να σπάσουν και μετά να ενταχθούν ξανά. Ωστόσο, οι ηλιακοί φυσικοί ανακάλυψαν ότι αυτό δεν συμβαίνει όταν πρόκειται για δραστηριότητα μέσα σε μια ιδιαίτερα βίαιη ηλιακή φωτοβολίδα. Στις παρατηρήσεις τους, έχουν προσδιορίσει ότι οι γραμμές μαγνητικού πεδίου μέσα σε αυτές τις εκλάμψεις μπορούν να τεντωθούν μέχρι το σημείο θραύσης και στη συνέχεια να επανασυνδεθούν σε ένα εκπληκτικά γρήγορο χρονικό διάστημα - μόλις 15 λεπτά. Όταν συμβεί αυτό, αποβάλλει μια άφθονη ενέργεια η οποία, με τη σειρά της, τροφοδοτεί τη φλόγα.
«Αλλά η αρχή της κατάψυξης της σύγχρονης φυσικής στο πλάσμα συνεπάγεται ότι αυτή η διαδικασία στην ηλιακή κορώνα πρέπει να διαρκέσει ένα εκατομμύριο χρόνια!» Το Eyink δηλώνει κινούμενα. "Ένα μεγάλο πρόβλημα στην αστροφυσική είναι ότι κανείς δεν θα μπορούσε να εξηγήσει γιατί η κατάψυξη λειτουργεί σε ορισμένες περιπτώσεις αλλά όχι σε άλλες."
Φυσικά, υπήρχε πάντοτε εικασία ότι η αναταραχή μπορεί να ήταν η βασική πηγή της αινιγματικής συμπεριφοράς. Ώρα για έρευνα; Βάζεις στοίχημα. Ο Eyink ένωσε τις δυνάμεις του - και το μυαλό - με άλλους εμπειρογνώμονες στην αστροφυσική, τη μηχανολογία, τη διαχείριση δεδομένων και την επιστήμη των υπολογιστών, με έδρα το Johns Hopkins και άλλα ιδρύματα. «Κατ 'ανάγκη, αυτή ήταν μια πολύ συνεργατική προσπάθεια», είπε ο Eyink. «Όλοι συνέβαλαν στην εμπειρία τους. Κανένα άτομο δεν θα μπορούσε να το καταφέρει αυτό. "
Το επόμενο βήμα ήταν να δημιουργήσετε μια προσομοίωση υπολογιστή - μια προσομοίωση που θα μπορούσε να αναπαραγάγει την κατάσταση πλάσματος της ηλιακής δραστηριότητας φωτοβολίδας και όλες τις αποχρώσεις που υφίστανται τα φορτισμένα σωματίδια σε διαφορετικές συνθήκες. «Η απάντησή μας ήταν πολύ εκπληκτική», δήλωσε ο Eyink. «Το μαγνητικό πάγωμα ροής δεν ισχύει πλέον όταν το πλάσμα γίνεται τυρβώδες. Οι περισσότεροι φυσικοί περίμεναν ότι η κατάψυξη ροής θα έπαιζε ακόμη μεγαλύτερο ρόλο καθώς το πλάσμα έγινε πιο αγωγό και πιο ταραχώδες, αλλά, στην πραγματικότητα, διαλύεται εντελώς. Σε μια ακόμη μεγαλύτερη έκπληξη, διαπιστώσαμε ότι η κίνηση των γραμμών μαγνητικού πεδίου γίνεται εντελώς τυχαία. Δεν εννοώ «χαοτικό», αλλά αντίθετα τόσο απρόβλεπτο όσο η κβαντική μηχανική. Αντί να ρέουν με τάξη, ντετερμινιστική μόδα, οι γραμμές του μαγνητικού πεδίου απλώνονται σαν ένα καπνό.
Φυσικά, άλλοι ηλιακοί ειδικοί πιστεύουν ότι μπορεί να υπάρχουν εναλλακτικές απαντήσεις για αυτήν την παραβιάζουσα δραστηριότητα μέσα στις ηλιακές εκλάμψεις, αλλά όπως λέει ο Eyink, "Νομίζω ότι κάναμε μια πολύ συναρπαστική περίπτωση που μόνο η αναταραχή μπορεί να εξηγήσει το σπάσιμο των γραμμών."
Αυτό που είναι πιο συναρπαστικό είναι η συνεργατική προσπάθεια των μελών της ομάδας από τόσο ποικίλους κλάδους. Ήταν μια ομαδική προσπάθεια που βοήθησε τον Eyink να παρουσιάσει αυτή τη νέα θεωρία για το γρίφο της ηλιακής φωτοβολίδας. «Χρησιμοποιήσαμε πρωτοποριακές νέες μεθόδους βάσης δεδομένων, όπως αυτές που χρησιμοποιήθηκαν στο Sloan Digital Sky Survey, σε συνδυασμό με υπολογιστικές τεχνικές υψηλής απόδοσης και πρωτότυπες μαθηματικές εξελίξεις», είπε. "Το έργο απαιτούσε έναν τέλειο γάμο της φυσικής, των μαθηματικών και της επιστήμης των υπολογιστών για να αναπτύξει μια θεμελιωδώς νέα προσέγγιση στην εκτέλεση έρευνας με πολύ μεγάλα σύνολα δεδομένων."
Συμπερασματικά, ο Eyink σημείωσε ότι αυτός ο τύπος ερευνητικής εργασίας μπορεί να μας δώσει μια καλύτερη κατανόηση των ηλιακών εκλάμψεων και των εκτοξεύσεων μάζας στεφανιαίας. Όπως γνωρίζουμε, αυτός ο τύπος επικίνδυνου «διαστημικού καιρού» μπορεί να είναι επιβλαβής για τους αστροναύτες, να διαταράξει τους δορυφόρους επικοινωνίας και ακόμη και να είναι υπεύθυνος για το κλείσιμο των ηλεκτρικών δικτύων ηλεκτρικής ενέργειας στη Γη. Και ξέρετε τι σημαίνει αυτό… δεν υπάρχει δορυφορική τηλεόραση και καμία δύναμη να την παρακολουθήσετε. Όμως, αυτό είναι το Ο.Κ.
«Δεν μένω αργά. Μην με νοιάζει να φύγεις. Είμαι σπίτι περίπου οκτώ… Μόνο εγώ και το ραδιόφωνο μου. Δεν κάνω κακή συμπεριφορά .. Σαβίν «η αγάπη μου για σένα».
Πρωτότυπη Πηγή Ιστορίας: Δελτίο Τύπου Πανεπιστημίου Johns Hopkins.
