При открытии огнетушителя сжатая двуокись углерода образует кристаллы льда вокруг сопла, обеспечивая наглядный пример принципа физики газов и плазмы прикольно, как они расширяются. Когда наше Солнце выгоняет плазма в виде солнечного ветра, ветра, который охлаждает как она расширяется в пространстве, но не так сильно, как законы физики можно было бы предсказать.
В исследовании, опубликованном 14 апреля в Трудах Национальной академии наук, Университет Висконсин-Мэдисон физики дают объяснение по расхождению температуры солнечного ветра. Их заключения предлагают способы изучения явлений солнечного ветра в научно-исследовательских лабораториях и узнать о свойствах солнечного ветра в других звездных системах.
«Люди занимались изучением солнечного ветра с момента своего открытия в 1959 году, но есть много важных свойств такой плазмы, которые до сих пор не поняла», — говорит Стас Болдырев, профессор физики и ведущий автор исследования. «Изначально ученые считали, что солнечный ветер должен остудить очень быстро, так как он расширяется от солнца, но спутниковые измерения показывают, что, как он достигает Земли, его температура 10 раз больше, чем ожидалось. Итак, фундаментальный вопрос: почему он не остынет?»
Солнечной плазмы-расплавленная смесь отрицательно заряженных электронов и положительно заряженных ионов. Из-за этого заряда, солнечной плазмы под влиянием магнитных полей, которые распространяются в пространстве, созданный под солнечной поверхности. Как горячая плазма вырывается из внешней атмосферы Солнца, в его короне, она течет сквозь пространство, как солнечный ветер. Электроны в плазме имеют гораздо более легкие частицы, чем ионы, поэтому они движутся примерно в 40 раз быстрее.
Больше отрицательно заряженных электронов потокового от солнца приобретает положительный заряд. Это делает его более трудным для электронов, чтобы избежать солнца тянет. Некоторые электроны имеют много энергии и держать дома на бесконечно большом расстоянии. Те, у кого меньше энергии, не может избежать положительного заряда солнца и притягиваются обратно к Солнцу. Как они это делают, некоторые из этих электронов может быть сбил их треки очень немного при столкновениях с окружающей плазмой.
«Существует фундаментальное динамическое явление, которое говорит, что частицы, скорость которых не совпадают с линиями магнитного поля не способны двигаться в область сильного магнитного поля», — говорит Болдырев. «Такое возвращение электроны отражаются так, что они поток от солнца, но опять же они не могут вырваться из-за привлекательной электрическая сила солнца. Итак, их удел, чтобы подпрыгнуть назад и вперед, создавая большую популяцию так называемых неподвижных электронов.»
В попытке объяснить температуру наблюдений в солнечном ветре, Болдырев и его коллеги, UW-Мэдисон физики профессора леса Кари и Ян egedal в посмотрел на связанных, но различных, области физики плазмы из возможных объяснений.
Примерно в то время ученые обнаружили солнечный ветер, исследователи плазменного синтеза были думать о том, чтобы ограничить плазму. Они разработали «зеркальной машины» или плазменно-заполненные магнитными силовыми линиями, в форме трубы с зажатым заканчивается, как бутылки с открытой шеи на обоих концах.
Как заряженные частицы в плазме движутся вдоль силовых линий, они доходят до узкого места и силовые линии магнитного поля ущипнул. Щипок действует как зеркало, отражая частицы обратно в машину.
«Но некоторые частицы могут вырваться, и когда они делают, они поток вдоль расширяющихся линии магнитного поля вне бутылки. Поскольку физики хотят сохранить эту плазмы очень жарко, они хотят выяснить, как температура электронов, что избежит падения бутылки за пределами этого открытия», — говорит Болдырев. «Это очень похоже на то, что происходит в солнечном ветре, которая расширяется от солнца».
Болдырев и коллеги думали, что они могли бы применить ту же теорию от зеркала машины с солнечным ветром, глядя на различия в ловушке частиц, а те, что избежать. В исследованиях зеркал машина, физики обнаружили, что очень горячие электроны, вырывающиеся бутылки были способны распространять свои тепловую энергию медленно, чтобы захваченных электронов.
«В солнечный ветер, горячий поток электронов от солнца на очень большие расстояния, теряя очень медленно их энергии и распределения его по ловушке населения», — говорит Болдырев. «Получается, что наши результаты очень хорошо согласуются с измерениями профилей температуры солнечного ветра и они могут объяснить, почему температура электронов падает с расстоянием очень медленно», — говорит Болдырев.
Точность, с которой зеркало машину теория предсказывает температуры солнечного ветра открывает двери для использования их для исследования солнечного ветра в лабораторных условиях.
«Может быть, мы даже найдем несколько интересных явлений в этих экспериментах, что тогда космос ученые попытаются искать в солнечном ветре», — говорит Болдырев. «Это всегда весело, когда вы начинаете делать что-то новое. Вы не знаете, какие сюрпризы вы получите».
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!