يصف الفيزيائيون المجال الكهربائي للشمس

مع اقتراب المسبار الشمسي Parker من الشمس ، نتعلم أشياء جديدة عن نجمنا.

في دراسة جديدة ، أبلغ علماء الفيزياء بقيادة جامعة أيوا عن أول قياسات نهائية لـ الحقل الكهربائيوكيف يتفاعل المجال الكهربائي مع الرياح الشمسية ، التيار السريع للجسيمات المشحونة التي يمكن أن تؤثر على الأنشطة على الأرض ، من الأقمار الصناعية إلى الاتصالات.

قام الفيزيائيون بحساب توزيع الإلكترونات في المجال الكهربائي للشمس ، وهو إنجاز أصبح ممكناً من خلال حقيقة أن المسبار الشمسي باركر قد تم إسقاطه على أقل من 0.1 وحدة فلكية (AU) ، أو 9 ملايين ميل فقط ، من الشمس ، أقرب من أي وحدة فلكية. مركبة فضائية. مقاربة. من خلال توزيع الإلكترونات ، تمكن الفيزيائيون من تمييز حجم وعرض ونطاق المجال الكهربائي للشمس بشكل أكثر وضوحًا من أي وقت مضى.

يقول جاسبر هاليكاس ، الأستاذ المشارك في قسم الفيزياء وعلم الفلك في الشمس. ‘ولاية ايوا والدراسة. المؤلف المقابل. “يشبه الأمر محاولة اكتشاف شلال من خلال النظر إلى النهر على بعد ميل من مجرى النهر. والقياسات التي أجريناها عند 0.1 AU ، نحن في الواقع في الشلال. ولا تزال الرياح الشمسية تتسارع في هذه المرحلة. إنها حقًا رائعة بيئة لتكون فيها “.

ينتج المجال الكهربائي للشمس عن تفاعل البروتونات والإلكترونات المتولدة عند حدوث ذلك ذرات الهيدروجين يتم تجريده من الحرارة الشديدة الناتجة عن الذوبان في أعماق الشمس. في هذه البيئة ، تُلقى الإلكترونات ، التي تقل كتلتها بمقدار 1800 مرة عن كتلة البروتونات ، إلى الخارج ، وهي أقل تقييدًا بالجاذبية من وزنها الأكبر. بروتون إخوة وأخوات. لكن البروتونات مع شحنة موجبة، تمارس بعض التحكم ، وتحد من إلكترونات معينة بسبب القوى الجذابة المألوفة للجسيمات المشحونة عكسيا.

“تحاول الإلكترونات الهروب ، لكن البروتونات تحاول إخراجها. وهذا هو المجال الكهربائي” ، كما يقول هاليكاس ، المحقق المشارك في أداة إلكترونات الرياح الشمسية وألفاس والبروتونات على متن مسبار باركر الشمسي التابع لوكالة ناسا. التي تم إطلاقها في أغسطس 2018. “إذا لم يكن هناك مجال كهربائي ، فستهرب كل الإلكترونات وتختفي. لكن المجال الكهربائي يبقيها جميعًا معًا في تدفق واحد متجانس.”

تخيل الآن المجال الكهربائي للشمس كوعاء ضخم والإلكترونات ككرات تتدحرج جانبيًا بسرعات مختلفة بعض الإلكترونات ، أو الكرات في هذه الاستعارة ، سريعة بما يكفي لعبور حافة الوعاء ، في حين أن البعض الآخر لا يتسارع بدرجة كافية ويعود في النهاية إلى قاعدة الوعاء.

يقول هالكاس: “نحن نقيس أولئك الذين يعودون وليس أولئك الذين لا يعودون”. “يوجد أساسًا حد للطاقة بين أولئك الذين يهربون من الوعاء والذين لا يهربون ، والذي يمكن قياسه. نظرًا لأننا قريبون جدًا من الشمس ، يمكننا إجراء قياسات دقيقة لتوزيع الإلكترونات قبل حدوث الاصطدامات. مما يؤدي إلى تشويه الحدود وإخفاء بصمة المجال الكهربائي “.

من خلال هذه القياسات ، يمكن للفيزيائيين معرفة المزيد عن الرياح الشمسية ، طائرة البلازما النفاثة التي تبلغ سرعتها مليون ميل في الساعة من الشمس والتي تجتاح الأرض والكواكب الأخرى في النظام الشمسي. ما وجدوه هو أن المجال الكهربائي للشمس له بعض التأثير على الرياح الشمسية ، ولكن أقل مما كان يُعتقد سابقًا.

قال هالكاس: “يمكننا الآن تحديد مقدار التسارع الذي يوفره المجال الكهربائي للشمس”. “يبدو أنه جزء صغير من الإجمالي. إنه ليس الشيء الرئيسي الذي يعطي الطاقة الشمسية. ريح ركلته. هذا يشير بعد ذلك إلى الآليات الأخرى التي يمكن أن تعطي الرياح الشمسية معظم ركلته “.

نُشر المقال ، “عوز إلكترون الشمس: علامة منبثقة لإمكانيات الشمس الكهربائية ،” على الإنترنت في 14 تموز (يوليو) في مجلة الفيزياء الفلكية.