gov-civil-vilareal.ptSpinn -sone: Solens kjerne roterer fire ganger raskere enn overflaten
>Solen er den nærmeste stjernen til oss i hele universet, så du tror vi vet mest om det. Og på mange måter gjør vi det; vi kan se overflaten i høy oppløsning og se detaljer der vi ikke kan i andre stjerner.
Men det er fortsatt mye om det vi ikke vet, og mange spørsmål forblir ubesvart. Noen virker enkle nok. For eksempel: Hvor raskt roterer solkjernen?
en gang i hollywood rating
Nå vet vi : Den snurrer rundt nesten nøyaktig en gang i uken. Det rare er at det er fire ganger raskere enn solens overflaterotasjon! Solens innside spinner raskere enn utsiden.
Så det er litt å bryte ned her, men det er ganske kult. OK, fint : Det er varmt. Men nyhetene er kule.
Dette skjæringsdiagrammet viser solens indre lag, og hvordan trykkbølger (p-bølger) spretter rundt under overflaten og gjennom solen, mens tyngdekraftsbølger (g-bølger) ikke kommer fra det dype indre til overflaten . Kreditt: ESA; (Solens kromosfære basert på SOHO -bilde; kreditt: SOHO (ESA og NASA))
Solen er ikke en solid ball, men er i stedet en gigantisk gassfære (teknisk sett er det et plasma, en gass der atomene har mistet en eller flere elektroner; det er faktisk viktig, som vi ser på et sekund). Totalt sett er solen omtrent 1,4 millioner kilometer bred. I sentrum er temperaturen og trykket så høyt (15 millioner grader C og hundrevis av milliarder ganger jordens atmosfæriske trykk på havnivå!) at hydrogenatomer smelter inn i hverandre og gjennom en komplisert prosess smelter sammen til helium. Dette frigjør mye energi - a mye - og det er derfor solen skinner. Denne energien jobber seg ut av solens indre og stråler bort fra overflaten som lys.
Regionen der hydrogen transmogrifieres til helium kalles kjernen, og den er omtrent 1/5thav solens diameter: omtrent 280 000 km bred (noe mindre enn avstanden fra jorden til månen, til sammenligning). Vi vet at den er der, til tross for at den er begravet under en halv million kilometer med rasende plasma, på grunn av fysikken i hvordan solen fungerer - oppdagelsen av kjernefusjon var et stort gjennombrudd i forståelsen av solens dynamikk.
hvorfor er jeg før du vurderte pg-13
Når vi ser på solen fra utsiden, ser vi den snurre. Selv om overflaten ikke er solid og alltid er i endring, er det noen få måter å måle rotasjonshastigheten på: For eksempel kan du se solflekker og bruke dem som landemerker (vel, plasmamærker, antar jeg). Når du gjør det, oppdager du at Solen roterer noen få uker eller så. Videre roterer den med en høyere hastighet ved ekvator kontra polene; 25 mot 35 dager. Den differensielle rotasjonen er igjen fordi solen ikke er en solid kropp, og skvetter litt rundt.
Men hvor fort roterer kjernen? Det tallet har lenge vært søkt, og har vært vanvittig unnvikende. Imidlertid har en ny metode endelig avslørt svaret ... og det er fordi solen vibrerer.
Mellom kjernen og overflaten er et område av solen som kalles konveksjonssonen, der varmt plasma stiger og kjølig plasma synker, på samme måte som vann som koker i en panne. Det er tusenvis av disse cellene av plasma som beveger seg opp og ned inne i solen, og de agiterer materialet rundt dem. Dette skaper en trykkbølge, lik en lydbølge. Når disse når solens overflate får de den til å vibrere, og disse vibrasjonene kan måles . Bølgenes fysikk er godt nok forstått at egenskapene til disse bølgene kan brukes til å måle forhold inne i solen, slik at vi kan finne ut hva som går dypt under overflaten uten å se det direkte. Vitenskapen om dette kalles helioseismologi .
Problemet her er at disse trykkbølgene (også kalt p-bølger ) reiser ganske raskt gjennom de tette områdene dypt inne i solen, så de er ikke følsomme for kjernens relativt sakte rotasjon. De kan ikke brukes direkte for å måle hvor raskt kjernen roterer.
Ah, men det er en annen type bølge, kalt en tyngdekraftsbølge (eller g-bølge, for ikke å forveksle med gravitasjonsbølger, som er veldig forskjellige). Dette er den samme typen bølge du får når du beveger deg rundt i badekaret ditt: Vann blir presset opp, og tyngdekraften trekker det ned igjen. Vannet får fart når det faller og skyter litt, dypper ned og skaper et bunn mellom toppene. Disse toppene blir trukket ned, og så videre, og skaper g-bølgen.
Med solen genereres disse bølgene i kjernen, men de kommer ikke ut til overflaten, så de kan ikke måles direkte. Arg!
Når p-bølger beveger seg gjennom solen oscillerer overflaten, som vist i denne fysiske modellen for hvordan overflaten beveger seg opp og ned. Kreditt: NSO/GONG
harry potter og trollmannens stein bokanmeldelse
Men vent! Det er en løsning her. Det viser seg at når p-bølger passerer gjennom kjernen, interagerer materialet som beveger seg under påvirkning av g-bølger med dem, og endrer måten p-bølger beveger seg gjennom det. Effekten er utrolig subtil, men med nøye måling kan den sees.
Og det har det endelig blitt , ved hjelp av det ærverdige Solar and Heliospheric Observatory ( SOHO ), et rombasert observatorium dedikert til å observere solen. Et instrument ombord på SOHO, kalt Global Oscillations at Low Frequencies (eller GOLF ), ble designet for å se på sol-p-bølger. Ved å ta målinger over svimlende 16,5 år (SOHO ble lansert i 1995), kunne astronomer se den subtile effekten av g-bølger på dem. Det er disse målingene som indikerer at solkjernen roterer mye raskere enn overflaten.
Dette har vært mistenkt i årevis, og det er hyggelig å se det bekreftet. Og jeg må innrømme at så snart jeg hørte dette, slo jeg en mental panne. Jeg burde visst at kjernen ville snurre raskere!
Hvorfor? Fra fysiske teorier tror vi at stjerner spinner raskt når de blir født. Vi ser mye bekreftelse på dette ved å observere unge stjerner også. Men solens overflate snurrer bare en gang i måneden eller så. Dette er mest sannsynlig på grunn av dets magnetfelt: den kraftige magnetismen som genereres inne i solen. Det er ikke godt forstått nøyaktig hvor magnetismen er skapt , men det er absolutt over kjernen, i eller like over konveksjonssonen. En veldig kjent egenskap ved fysikken er at bevegelige ladede partikler skaper et magnetisk felt, og plasmaet som beveger seg opp og ned i solens konvektive region gjør derfor nettopp det.
hvordan bruke appen etter skoletid
Over soloverflaten fungerer magnetfeltet som et gigantisk garn, som feier opp subatomære partikler fra solen og fremskynder dem, som et fiskenett som plukker opp fisk. Som det gjør, presser partiklene litt tilbake på magnetfeltet. Siden magnetismen er forankret i solens materiale, virker dette, over milliarder av år, for å bremse solens rotasjon .
Men magnetfeltet er ikke forankret i kjernen. De ytre lag reduseres, men kjernen er fortsatt fri til å snurre raskere. Visst, friksjon vil bremse den, men selv etter 4,5 milliarder år vil den fortsatt rotere raskere enn solens overflate - en plasmaboll på nesten 300 000 km på tvers har en betydelig momentum. Jeg studerer ikke solen spesielt, men jeg visste alt dette, og jeg burde ha klart å sette den sammen selv. Det har aldri falt meg inn, men det virker åpenbart nå. Ah, vel.
Så uansett er dette ganske kjekt. Vi har ikke mange måter å studere solens kjerne på, og nå har vi en ny som ser veldig lovende ut. Rotasjon er bare en av mange egenskaper ved kjernen vi kan lære om å bruke denne metoden. Det er som et vindu som lar oss se forbi septillioner av tonn plasma i solen og få informasjon om dybden nedenfor.
Vi har studert solen i århundrer, men det er fortsatt så mye å lære om den! Det er veldig velkommen å ha et nytt verktøy å bruke for å studere det.
