黒点増幅プラズマ波

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ビデオ: 【ゆっくり解説】終末を知らせる音?アポカリプティックサウンドについて語るぜ 2022, 12月
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天文学者は、太陽黒点の上に音響共振器が形成されるため、星の表面から移動するときに太陽彩層のプラズマ内の波が増幅されることを示しています。彩層の端の温度勾配が高いため、共鳴が発生するのに適した条件が形成されます。結果は、太陽の物理学の主な謎、つまりコロナを加熱するメカニズムを理解するのに役立つかもしれません、と著者はジャーナルNatureAstronomyに書いています。

太陽の大気には3つの主要な部分があります。光球はすべての下にあります-可視光線の形成領域であり、目で発光体のサイズとして認識されます。その上には彩層があり、針状体やプロミネンスなどのアクティブなプロセスのほとんどが発生します。とりわけ、コロナは最も希少ですが、同時に太陽の最も熱い外殻です。

科学者が半世紀以上答えを見つけることができなかった太陽の物理学の最も重要な謎は、コロナの高温です。現在、この現象を説明するために、2つの主要な競合する仮説が提案されています。プラズマ中の多数の小さなフレアと電磁流体力学的波です。最初のアイデアを確認するには、実験的な登録が必要です。これは、高い時間的および空間的解像度での観測の助けを借りてのみ可能であり、2番目のアイデアでは、適切な波動増幅のメカニズムを解明する必要があります。

提案された増幅方法の1つは、比較的暗い領域の光球に現れる黒点に関連しています。理論から、音響共振器はそれらの上に形成される可能性があります。スポット自体では、物質の温度が周囲温度よりも低いことが知られています。これは、対流を抑制する強力な磁場によって説明され、星の内部からより高温のプラズマが上昇することを可能にします。これらのフィールドは、コロナの非常に郊外まで、黒点の上のプラズマに影響を与えます。

ベルファストにあるブリティッシュクイーンズ大学のデビッドジェスが率いる天文学者のチームは、黒点上での共鳴の発生に適した条件の形成を確認しました。観測と数値シミュレーションは、彩層の端の鋭い温度勾配が波に対して部分的に透明な表面を作成することを示しました。その結果、振動はそれらから何度も反射され、その過程で増幅する可能性があります。

科学者たちは、個々の元素の輝線の明るさの変化を使用して、波の速度と周波数を決定しました。この目的のために、シリコンからの放射が光球で観察され、ヘリウム放射が彩層の上部で観察されました。スポットの影(最も暗い中央領域)の上に、線強度の安定した振動があることが判明しました。

ヘリウム線のフーリエスペクトルにより、特性の異なる3つの周波数領域を区別することができました。さらに、2番目と3番目の間でスペクトルエネルギー密度のジャンプが観察され、3番目のスペクトルの傾きが変化しました。 3番目の領域の存在とパラメーターは、音響共鳴の存在に関する理論的予測と一致します。

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ヘリウム線のドップラーシフトとそのフーリエスペクトル:最初の列では観測データ、2番目の列では数値シミュレーション。スペクトルには3つの周波数範囲が記されています。

モデリングはこれらの特徴をうまく再現しましたが、彩層とコロナの間の遷移層に急激な温度勾配がある場合にのみ、共振器の存在が確認されました。分析により、スペクトルの傾きはスポットの中心に対する相対的な位置に依存することが示されました。スペクトルに近づくほど、傾きは鋭くなくなり、スポットの影と半影の境界に向かって急になります。数値シミュレーションにより、黒点の影の中心で約2300キロメートル、境界近くで約1300キロメートルの共鳴空洞のサイズを決定することも可能になりました。

著者らは、太陽大気中に共振器が存在することの証明は、一度にいくつかの理由で重要であると述べています。まず、黒点の上の物質のパラメータが不均一であることが判明しました。これは太陽活動モデルに含まれている必要があります。第二に、クラウンの加熱の真の原因を理解することに近づきます。第三に、そのようなプラズマ共鳴空洞は、太陽だけでなく、地球の磁気圏や他の天体物理学的条件にも存在する可能性があります。

科学者たちは以前、ニューラルネットワークを使用して太陽の向こう側の磁場を決定していました。地磁気擾乱が人の状態に影響を与える可能性があるかどうかについては、「頭の中の嵐」の資料で詳細に調べました。物理学者のセルゲイ・ボガチェフは、黒点の構造と太陽からの潜在的な脅威について話してくれました。

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