Observatorii eclipselor vor urmări cel mai mare mister solar: de ce este corona atât de fierbinte?

O eclipsă totală de soare luminează atmosfera evazivă a soarelui. Când luna blochează soarele, este în sfârșit posibil să vedem cum acest nor difuz de plasmă, numit coroană, este sculptat magnetic în bucle frumoase. Materialul de acolo are aproximativ o trilionime din densitatea suprafeței solare. Din aspectul său delicat și diafan, s-ar putea să vă așteptați ca corona să fie locul unde soarele merge să se răcească.

Asta nu ar putea fi mai greșit. Corona este un infern misterios de sfârâit în care temperatura sare de la doar câteva mii de grade la câteva milioane de grade. De ce?

„Este una dintre cele mai lungi întrebări fără răspuns din întreaga fizică solară”, spune Paul Bryans de la Observatorul de înaltă altitudine de la Centrul Național de Cercetare Atmosferică din Boulder, Colorado. „Există o grămadă de idei diferite despre ceea ce se întâmplă acolo, dar este încă foarte dezbătut.” Datele colectate în timpul eclipsei de soare din 21 august ar putea aduce oamenii de știință mai aproape de soluționarea acestei dezbateri.

Soarele fierbe la aproximativ 5.500° Celsius la suprafața sa vizibilă, fotosfera. Dar gazul chiar deasupra fotosferei este încălzit la aproximativ 10.000 ° C. Apoi, în coroană, temperatura face un salt brusc la câteva milioane de grade.

„Este contraintuitiv că, pe măsură ce te îndepărtezi de o sursă de căldură, se încălzește”, spune Bryans. Difuzitatea coroanei îi face căldura și mai ciudată – cele mai simple modalități de a încălzi un material se bazează pe particule care se lovesc unele de altele, dar corona este prea slabă pentru ca asta să funcționeze.

O eclipsă a scos la lumină acest aranjament anormal. Astronomul german Walter Grotrian a observat liniile spectrale – amprentele elementelor care apar atunci când lumina este împărțită în lungimile de undă componente – emise de coroană în timpul unei eclipse totale de soare în 1869.

La început, astronomii au presupus că aceste linii se datorau unui nou element pe care l-au numit coronium. Dar Grotrian și-a dat seama că atomii de fier despuiați de câțiva dintre electronii lor de căldură erau responsabili. Aceste linii de fier din coroană sunt încă folosite pentru a măsura temperatura acesteia: cu cât se pierd mai mulți electroni, cu atât materialul din coroană este mai fierbinte (SN Online: 16.06.17).

Astfel de temperaturi extreme au ceva de-a face cu câmpul magnetic al coroanei, care este probabil locul unde este stocată toată acea energie. Odată ce energia este acolo, corona are dificultăți să o radieze, așa că se acumulează. Majoritatea modalităților prin care materialele eliberează energie – scotând electroni din atomi, accelerând acești electroni astfel încât să elibereze raze X și particule ultraviolete de lumină – sunt deja maxime în coroană.

Povestea continuă sub imaginea

„Știm că intră energie și este greu să o scoți decât dacă te încinge foarte mult”, spune Amir Caspi de la Institutul de Cercetare de Sud-Vest din Boulder, Colorado. „Ceea ce nu înțelegem este cum intră acea energie în coroană. in primul loc.”

Fizicienii au mai multe idei. Poate buclele de linii de câmp magnetic din coroană vibrează ca și corzile de chitară, încălzind lucrurile, un fel de fel cum un cuptor cu microunde încălzește mâncarea. Poate că ancorele magnetice ale acelor bucle de pe suprafața soarelui se împletesc și răsucesc câmpul magnetic deasupra lor, aruncând energie care este apoi radiată continuu ca elementul de încălzire dintr-un prăjitor de pâine.

Sau poate exploziile minuscule numite nanoflare sau jeturi numite spicule transportă energia departe de fotosferă și în coroană. Formarea de noi bucle coronale care se conectează la cele existente ar putea descărca suficientă energie suplimentară pentru a încălzi plasma.

În timpul eclipsei de soare, zeci de grupuri de oameni de știință din întreaga țară vor desfășura telescoape echipate cu filtre pentru a identifica lumina polarizată, lumina infraroșie sau acei atomi de fier lipsiți de electroni în căutarea răspunsurilor. Bryans și colegii săi se vor afla pe un vârf de munte lângă Casper, Wyo., pe calea totalității. Acolo, echipa va face imagini la un clip rapid, atât în ​​lungime de undă vizuală, cât și în infraroșu, pentru a mapa cum se schimbă corona pe măsură ce luna se mișcă peste soare. (Voi fi în Wyoming cu această echipă în ziua eclipsei și voi împărtăși mai multe despre cum au decurs experimentele.)

„Putem privi cum se schimbă lucrurile pe măsură ce ne mutăm de la suprafață în sus în atmosferă”, spune Bryans. „Modul în care se schimbă este legat de înțelegerea modului în care este încălzită corona.”

Probabil că toate aceste mecanisme pe care le-au gândit oamenii de știință contribuie la căldura extremă a coroanei. Este dificil să declari doar unul dintre cele mai importante. Dar, în cele din urmă, eclipsa de soare este cea mai bună șansă pe care o au oamenii de știință să le testeze. Este singura dată când corona este vedeta spectacolului solar.