Nasza planeta jest nieustannie „skąpana” w wiatrach emanujących z gwiazdy w centrum naszego Układu Słonecznego.
Wiemy, że cząsteczki tworzące plazmę słonecznej heliosfery ochładzają się podczas podróży. Problem w tym, że ich temperatury spadają znacznie wolniej niż przewidują modele.
„Ludzie badają wiatr słoneczny od czasu jego odkrycia w 1959 r., Ale istnieje wiele ważnych właściwości tej plazmy, które nadal nie są w pełni poznane” – mówi fizyk Stas Boldyrev z Uniwersytetu Wisconsin-Madison.
„Początkowo naukowcy uważali, że wiatr słoneczny powinien bardzo szybko ostygnąć, gdy oddala się od Słońca, ale pomiary satelitarne pokazują, że kiedy dociera do Ziemi, jego temperatura jest 10 razy wyższa niż oczekiwano”.
Zespół badawczy wykorzystał sprzęt laboratoryjny do badania poruszającej się plazmy i obecnie uważa, że odpowiedzią na ten problem są elektrony, które po prostu nie mogą wydostać się spod kontroli słońca.
Przez długi czas uważano, że sam proces ekspansji podlega prawom adiabatycznym, co oznacza, że energia cieplna nie jest dodawana ani usuwana z układu. To sprawia, że liczby są ładne i proste, ale zakłada się, że energia ślizga się do strumienia cząstek lub z niego wypływa.
Niestety podróż elektronu nie jest łatwa: jest on wpychany w uścisk ogromnych pól magnetycznych. Ten chaos pozostawia dużo miejsca na wymianę ciepła.
Aby jeszcze bardziej skomplikować sprawę, ze względu na swoją małą masę elektrony są szybsze niż cięższe jony, gdy wylatują z atmosfery Słońca, pozostawiając w dużej mierze dodatnio naładowaną chmurę cząstek.
Ostatecznie rosnące przyciąganie między dwoma przeciwstawnymi ładunkami przechwytuje pęd lecących elektronów, przyciągając je z powrotem do ich pierwotnej linii, gdzie pola magnetyczne ponownie zmieniają swoje ścieżki.
Boldyrev i jego współpracownicy sugerują, że populacja uwięzionych elektronów odgrywa ważną rolę w tym, jak elektrony rozkładają swoją energię cieplną, zmieniając typową prędkość cząstek i rozkład temperatury w nieprzewidywalny sposób.
To badanie zostało opublikowane w PNAS.
Źródła: Zdjęcie: NASA
