Warum ist die Temperatur der Sonnenkorona so hoch
- Januar 2001: Ich höre, ich lese, dass man nicht weiß, warum die Sonnenkorona, die gasförmige Umgebung der Sonne, eine Temperatur von etwa einer Million Grad hat, während ihre Oberfläche nur sechstausend Grad hat. Heute Morgen kam mir eine Idee
...Es gibt einen Beobachtungsfaktor: Die Sonne emittiert periodisch große Plasmabögen. Die Ankerpunkte dieser Bögen auf der Sonnenoberfläche sind die Sonnenflecken. Das Plasma um die Sonne herum befindet sich in einem Zustand, außer Fehler von "hohem magnetischen Reynolds-Zahl". Das heißt, die Magnetfeldlinien sind "eingefroren" (frozen in) im Plasma. Stellen Sie sich Frauenhaare in einem Pool und einen Kamm vor, der sie glättet. Die Haare und der Kamm sind eng miteinander verbunden. Einer zieht den anderen mit sich, und umgekehrt.
...Diese Plasmabögen, ein neuer Beobachtungsfaktor, erstrecken sich über große Entfernungen und zerlegen sich dann. In der rechten Abbildung ist schematisch die Magnetfeldlinien dargestellt. An jedem Punkt des Raums kann man dem Wert von B einen entsprechenden Wert der "magnetischen Druck" zuordnen, der angegeben wird.
...Es gibt auch die Erhaltung des magnetischen Flusses:
...Der Wert des Magnetfeldes ist also maximal in der Nähe der Sonnenflecken und minimal am Punkt der maximalen Ausdehnung des Bogens. Es ergibt sich ein Magnetfeldgradienteneffekt. Der Bogen funktioniert wie ein geladene Teilchenbeschleuniger, natürlicher. Also wird Gas von der Sonnenoberfläche, von jedem Sonnenfleck, abgestoßen und, von diesem Magnetfeldgradienten beschleunigt, der viel stärker ist als die Schwerkraft, aufsteigen und beschleunigen, um in den Bereich des minimalen Feldes zu gelangen, dort, wo der Bogen am weitesten ausgedehnt ist und seine Querschnittsfläche am größten ist. Diese Plasma-Massen könnten also, so meine ich, kollidieren. Das Ergebnis wäre die Umwandlung von magnetischer Energie (die verwendet wurde, um die beiden Plasma-Massen zu beschleunigen) in thermische Energie. Das folgende Bild illustriert das Konzept. Die Beschleunigung von Teilchen durch magnetischen Druckgradienten, insbesondere über sehr große Entfernungen, ist ein sehr effizienter Prozess. Alles könnte numerisch modelliert werden, aber ich denke, dass dieses Phänomen einen solchen Heizungsprozess der Korona erklären könnte. Man sollte nicht vergessen, dass sich die thermische Bewegungsgeschwindigkeit wie die Quadratwurzel der Temperatur verhält, dass also der Übergang von 6000 auf eine Million Grad nur einen Faktor 12 an der thermischen Bewegungsgeschwindigkeit bedeutet.
...Dort, wo die Plasma-Massen kollidieren (die Bögen wären dann der Ort von sehr interessanten magnetohydrodynamischen Phänomenen), kann der Druck im Plasma so groß werden, dass es sich aus dem von den Magnetfeldlinien gebundenen Bereich löst. Daraus resultiert eine Zerlegung dieser Bögen, wodurch ihr heißer Inhalt entweichen kann. Danach gibt es zwei Fälle. Eine moderate Erwärmung würde die gasförmige Umgebung der Sonne, ihre Korona, befeuern. Der Gas, der sich auf der Sonnenoberfläche befindet, ist dort befestigt. Bei sechstausend Grad ist die thermische Bewegungsgeschwindigkeit deutlich geringer als die Geschwindigkeit, die eine Teilchen benötigt, um sich signifikant von der Sonnenoberfläche zu entfernen. Deshalb ist die Sonne ziemlich kugelförmig. Aber die schnelleren Teilchen, die in den Bögen beschleunigt wurden und bei der Zerlegung der Bögen freigesetzt wurden, bilden dann "die Atmosphäre der Sonne", die sich über eine viel größere Entfernung erstreckt.
...Stärkere Sonneneruptionen (die in Wirklichkeit das sekundäre Ergebnis einer MHD-Instabilität mit hohem magnetischen Reynolds-Zahl sind) erzeugen ... den Sternenwind (bei der Sonne der Sonnenwind). Man weiß übrigens, dass die hohe Anzahl an Sonnenflecken mit einem intensiven Bombardement der Erde durch das von der Sonne emittierte Gas einhergeht.
...Für Nicht-Spezialisten in der Plasmaphysik ist diese Beschleunigung durch magnetischen Feldgradienten vielleicht etwas schwierig zu verstehen. Aber viele Menschen kennen die "Magnetosphäre" der Erde:
...Auf der linken Seite die Erde, mit ihrem magnetischen Dipol-Achse geneigt. Beim Vorbeigehen ist der "magnetische Nordpol" der Erde in Wirklichkeit ein Südpol, da er die Nordpole der Kompassnadeln anzieht. Geladene Teilchen (hauptsächlich Elektronen), die von der Sonne emittiert werden (Sonnenwind), werden in das Netz der Magnetfeldlinien der Erde gefangen. Auf der rechten Seite: Sie machen Hin- und Herbewegungen zwischen Bereichen mit hohem Feld, während sie sich um diese Feldlinien spiralförmig bewegen. Diese spiralförmigen Bahnen zeigen in gewisser Weise, wie dieses Plasma mit dem Magnetfeld verbunden ist. Dieses Plasma, das die "Van-Allen-Strahlungsgürtel" bildet, nach dem Astrophysiker, der sie entdeckte, macht die Hin- und Herbewegung zwischen den nördlichen und südlichen Polarregionen der Erde, wobei die Teilchen wie Tennisbälle zurückgeschleudert werden (durch einfachen Effekt des magnetischen Druckgradienten). In der Plasmaphysik nennt man dies ein "magnetisches Spiegel" (magnetic mirror). Auf der linken Seite: der "Schweif" der Magnetosphäre der Erde, dem Sonnenwind gegenüber.
...Im normalen Betrieb kehren die geladenen Teilchen in sehr großer Höhe, über der Erdatmosphäre, zurück, deren Grenze man auf eine Höhe von 80 km festlegen kann. Wenn ein besonders starker Sonnenwind auf die Erde trifft, gelangen die Teilchen, trotz des Bremsungseffekts durch den magnetischen Feldgradienten, in die obere Atmosphäre und alle Astronomen wissen, dass dies der Grund für das Phänomen der Polarlichter ist. Ein Van-Allen-Gürtel ist also eine Struktur, die mir unter bestimmten Aspekten recht ähnlich den Bögen entspricht, die den Sonneneruptionen entsprechen.
...Nun, es scheint, dass es sich um eine Idee handelt, die es wert ist, weiter verfolgt zu werden. Aber ich habe so viel zu tun......
Siehe den Artikel "Die Wut der Sonne", vom 16. September 2005
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