Fizicienii descriu câmpul electric al soarelui

Pe măsură ce sonda solară Parker se apropie de Soare, învățăm lucruri noi despre steaua noastră.

Într-un nou studiu, fizicienii conduși de Universitatea din Iowa anunță primele măsurători definitive ale soarelui câmp electricși modul în care câmpul electric interacționează cu vântul solar, curentul cu curgere rapidă a particulelor încărcate care pot afecta activitățile de pe Pământ, de la sateliți la telecomunicații.

Fizicienii au calculat distribuția electronilor în câmpul electric al soarelui, fapt realizat de faptul că sonda solară Parker a explodat la 0,1 unități astronomice (AU), sau la doar 9 milioane de mile, de la soare – mai aproape decât orice navă spațială s-a apropiat. Distribuind electronii, fizicienii au putut discerne dimensiunea, lățimea și raza câmpului electric al Soarelui mai clar decât se făcuse până acum.

„Principalul punct pe care aș dori să-l subliniez este că nu puteți lua aceste măsurători departe de Soare. Puteți face aceste măsurători numai atunci când sunteți aproape de acesta”, spune Jasper Halkas, profesor asociat în Departamentul Iowa Fizică și astronomie și studiul studiului. autorul corespunzator. „Este ca și cum ai încerca să dai sens unei cascade uitându-te la un râu de o milă în aval. Iar măsurătorile pe care le-am făcut la 0,1 UA, suntem de fapt în cascadă. Și vântul solar încă accelerează în acel moment. Este într-adevăr un un mediu minunat în care să te afli. „

Câmpul electric al soarelui apare din interacțiunea dintre protoni și electroni generați atunci când se produce acest lucru atomi de hidrogen Ele sunt dezbrăcate de căldura intensă generată de fuziunea în adâncurile soarelui. În acest mediu, electronii, care au o masă de 1800 de ori mai mică decât protonii, explodează spre exterior, mai puțin constrânși de gravitație decât greutatea lor cea mai mare. proton Fraților. Dar protonii cu sarcină pozitivă, se exercită un anumit control, iar unii electroni sunt reținuți de forțele de atracție familiare particulelor încărcate în mod opus.

„Electronii încearcă să scape, dar protonii încearcă să-i tragă înapoi. Și acesta este câmpul electric”, spune Hallikas, co-investigator al instrumentului Solar Wind Electrons, Alphas și Protons de la bordul Parker Solar Probe al NASA. Misiunea a început în august 2018. „Dacă nu ar exista câmp electric, toți electronii s-ar grăbi și ar dispărea, dar câmpul electric îi menține pe toți laolaltă ca un flux omogen.

Acum, imaginați-vă câmpul electric al soarelui ca un bol masiv și electronii ca niște bile de marmură care se rostogolesc lateral la viteze diferite. Unii electroni, sau bilele de marmură din această metaforă, sunt suficient de rapide pentru a traversa marginea bolului, în timp ce altele nu accelerează suficient și în cele din urmă se retrag spre baza bolului.

„Îi măsurăm pe cei care s-au întors, nu pe cei care nu,” spune Halkas. „Există o graniță fundamentală de energie între cele care scapă de bol și cele care nu, care poate fi măsurată. Deoarece suntem suficient de aproape de Soare, putem face măsurători exacte ale distribuției electronilor înainte ca coliziunile să aibă loc mai departe. decât distorsionarea limitei și ascunderea semnăturii câmpului electric. „

Cu aceste măsurători, fizicienii pot afla mai multe despre vântul solar, jetul de plasmă de milioane de mile pe oră de la soare care se spală peste Pământ și alte planete din sistemul solar. Ceea ce au descoperit este că câmpul electric al soarelui exercită o oarecare influență asupra vântului solar, dar mai puțin decât se credea anterior.

„Acum putem pune un număr asupra accelerației oferite de câmpul electric al soarelui”, spune Halekas. „Se pare că este o mică parte din total. Nu este principalul lucru care dă energie solară Vânt da-o cu piciorul. Acest lucru indică apoi alte mecanisme care pot da vânt solar Majoritatea o dau cu piciorul „.

Lucrarea, „Deficitul de electroni de la Soare: un semn care spune potențialul electric al Soarelui”, a fost publicată online pe 14 iulie la Astrophysical Journal مجلة.