לולאות העטרה, המבנים האלגנטיים והבהירים השוררים דרך פני השמש אל תוך האטמוספרה הסולארית, הם המפתח להבנת הסיבה שהקורונה כל כך חמה. כן, זו השמש, וכן, חם, אבל האווירה שלה היא גם חם. הפאזל מדוע הקורונה הסולארית חמה יותר מהפוטוספרה של השמש שהעסיקה את פיסיקי השמש מאז אמצע המאה העשרים, אך בעזרת מצפה כוכבים מודרני ומודלים תיאורטיים מתקדמים, כעת יש לנו מושג די טוב מה גורם לכך. אז האם הבעיה נפתרת? לא בדיוק…
אז מדוע בכל זאת פיסיקאים סולאריים מתעניינים בקורונה הסולארית? כדי לענות על כך אביא קטע מתוך המאמר הראשון שלי בנושא מגזין החלל:
…מדידות של חלקיקי העטרה מראים לנו שהאווירה של השמש היא למעשה חמה יותר משטח השמש. חשיבה מסורתית תציע שזה לא בסדר; כל מיני חוקים פיזיים יופרו. האוויר סביב נורה אינו חם יותר מהנורה עצמה, החום מאובייקט יקטן ככל שתמדוד את הטמפרטורה (ברור מאליו). אם קר לך, אתה לא מתרחק מהאש, אתה מתקרב אליו! - מתוך "Hinode מגלה את הניצוץ הסמוי של שמש", מגזין החלל, 21 בדצמבר, 2007
זה לא רק סקרנות אקדמית. מזג האוויר בחלל מקורו בקורונה השמשית התחתונה; להבנת המנגנונים העומדים מאחורי חימום כלילי יש השלכות רחבות היקף לחיזוי התלקחות סולארית אנרגטית (ופוגעת) ולחיזוי תנאים בין פלנטריים.
אז, בעיית החימום העטרה היא סוגיה מעניינת ופיזיקאים סולאריים חם על השביל של התשובה מדוע הקורונה כל כך חמה. לולאות כליליות מגנטיות הינן מרכזיות בתופעה זו; הם נמצאים בבסיס האטמוספירה הסולארית וחווים חימום מהיר עם שיפוע טמפרטורה מעשרות אלפי קלווין (בכרומוספירה) לעשרות מיליוני קלווין (בקורונה) במרחק קצר מאוד. שיפוע הטמפרטורה פועל לאורך אזור מעבר דק (TR), שמשתנה בעובי, אך יכול להיות בעובי של כמה מאות קילומטרים בלבד במקומות.
לולאות בהירות אלה של פלזמה סולארית חמה אולי קלות לראות, אך ישנם פערים רבים בין התבוננות בתורת העטרה לבין התיאוריה הכלילית. המנגנונים האחראיים לחימום הלולאות הוכחו כקשים לצביעה, במיוחד כאשר מנסים להבין את הדינמיקה של "טמפרטורת ביניים" (כלומר "לולאות" כליליות) עם פלזמה המחוממת לכמיליון קלווין. אנו מתקרבים יותר לפתור את הפאזל הזה שיסייע לחיזוי מזג האוויר בחלל מהשמש לכדור הארץ, אך עלינו להבין מדוע התיאוריה אינה זהה למה שאנחנו רואים.
פיסיקאים סולאריים היו חלוקים בנושא זה זמן רב. האם הפלזמה של הלולאה הכלילית מחוממת על ידי אירועי חיבור מגנטי לסירוגין לאורך כל הלולאה הכלילית? או שמא מחממים אותם על ידי חימום יציב אחר נמוך מאוד בקורונה? או שזה קצת משניהם?
למעשה ביליתי ארבע שנים בהיאבקות בנושא זה בזמן שעבדתי עם קבוצת השמש באוניברסיטת וויילס, אברסטוויץ ', אבל הייתי בצד של "חימום קבוע". ישנן מספר אפשרויות כאשר בוחנים את המנגנונים העומדים מאחורי חימום כלילי קבוע, תחום המחקר הספציפי שלי היה ייצור גלים של אלפוון ואינטראקציות עם חלקיקי גלים (קידום עצמי חסר בושה ... עבודת הגמר שלי משנת 2006: לולאות אלמוניות שקטות המחוממות על ידי סערה, למקרה שיש לכם סוף שבוע רזרבי ומשעמם לפניכם).
ג'יימס קלימצ'וק ממעבדת הפיזיקה הסולארית של מרכז גודארד בחלל גרינבלט, ד"ר דעה שונה, ומעדיף את מנגנון החימום האימפולסיבי של nanoflare, אך הוא מודע מאוד לכך שגורמים אחרים עשויים להופיע:
“בשנים האחרונות התברר כי חימום העטרה הוא תהליך דינאמי ביותר, אולם חוסר עקביות בין תצפיות למודלים תיאורטיים היוו מקור עיקרי לצרבת. גילינו כעת שני פתרונות אפשריים לדילמה זו: אנרגיה משתחררת בצורה אימפולסיבית עם התערובת הנכונה של האצת החלקיקים וחימום ישיר, או שהאנרגיה משתחררת בהדרגה קרוב מאוד לפני השטח השמש.”- ג'יימס קלימצ'וק
ננופלארים צפויים לשמור על לולאות כליליות חמות במיליון קלווין קבוע למדי. אנו יודעים שהלולאות הן טמפרטורה זו כאשר הן פולטות קרינה באורכי הגל הקיצוניים של האולטרה-סגול (EUV), ושלל מצפה הכוכבים נבנה או נשלח לחלל עם מכשירים רגישים לאורך גל זה. מכשירים מבוססי חלל כמו טלסקופ הדמיה EUV (EIT; על סיפונה של נאס"א / ESA) המצפה הסולארי והליוספרי), של נאס"א אזור מעבר וסייר העטרה (עקבות), והיפנים המבצעיים לאחרונה הינוד למשימה היו כל ההצלחות שלהם, אך פריצות לולאה כליליות רבות התרחשו לאחר השקת ה- עקבות עוד בשנת 1998. Nanoflares קשה מאוד לצפות ישירות כשהם מתרחשים על פני סולמות מרחביים כה קטנים, אי אפשר לפתור אותם באמצעות המכשור הנוכחי. עם זאת, אנו קרובים, וישנו שובל של עדויות כליליות המצביעות על אירועים אנרגטיים אלה.
“ננופלארים יכולים לשחרר את האנרגיה שלהם בדרכים שונות, כולל האצת חלקיקים, וכעת אנו מבינים שהתערובת הנכונה של האצת החלקיקים וחימום ישיר היא דרך אחת להסביר את התצפיות.”- קלימצ'וק.
לאט אבל בטוח, מודלים תיאורטיים והתבוננות מתלכדים, ונראה שאחרי 60 שנות ניסיון ניסו פיסיקאים סולאריים להבין את מנגנוני החימום שמאחורי הקורונה. על ידי התבוננות כיצד ננופלארים ומנגנוני חימום אחרים עשויים להשפיע זה על זה, סביר מאוד להניח שיותר ממנגנון חימום כלילי אחד נמצא ...
חוץ: מתוך עניין, ננופלארים יתרחשו בכל גובה לאורך הלולאה הכלילית. למרות שהם עשויים להיקרא nanoflaresלפי תקני כדור הארץ, מדובר בפיצוצים אדירים. Nanoflares משחרר אנרגיה של 1024-1026 erg (כלומר 1017-1019 ג'ולס). זה המקבילה של כ 1,600-160,000 פצצות אטום בגודל הירושימה (עם אנרגיה מתפרצת של 15 קילוטון), כך שאין דבר ננו על הפיצוצים הכליליים האלה! אולם בהשוואה עם התלקחות הרנטגן הרגילה השמש מייצרת מעת לעת עם אנרגיה כוללת של 6 × 1025 ג'אול (מעל 100 מיליארד פצצות אטום), אתה יכול לראות איך ננוזיקוקין מקבלים את שמם ...
המקור המקורי: נאס"א
