Waarom is de temperatuur van de zonnestraal zo hoog?
12 januari 2001: Ik hoor en lees dat men niet weet waarom de zonnestraal, de gassige omgeving van de zon, een temperatuur heeft van ongeveer een miljoen graden, terwijl zijn oppervlak slechts op zesduizend graden staat. Deze ochtend komt een idee naar voren.
...Er is een feit van observatie: de zon emiteert periodiek grote plasma-ogen. De aankoppelpunten van deze ogen op het zonnepoppervlak zijn de zonnevlekken. Het plasma rond de zon bevindt zich in toestand, tenzij ik me vergis, van "hoge magnetische Reynoldsgetal". Dat wil zeggen dat de magnetische veldlijnen "bevroren" (frozen in) zijn in het plasma. Stel je voor dat vrouwenhaar in een zwembad zit en een kam die haar gladstrijkt. Het haar en de kam zijn nauw verbonden. Een trekt de ander mee, en omgekeerd.
...Deze plasmaogen, een nieuw observatiefeit, reiken ver uit, en vervolgens ontbinden ze zich. In de afbeelding rechts zijn schematisch de magnetische veldlijnen weergegeven. Op elk punt in de ruimte kan aan de waarde van B een overeenkomstige waarde van "magnetische druk" worden gekoppeld, aangegeven.
...Er geldt ook behoud van magnetisch flux:
...De waarde van het magnetische veld is dus maximaal in de buurt van de zonnevlekken en minimaal op het punt van maximale uitbreiding van de boog. Hierdoor ontstaat een gradient van het magnetische veld. De boog werkt dan als een versneller voor geladen deeltjes, natuurlijk. Er zal dus gas van het zonnepoppervlak, van elk zonnevlek, loskomen en, aangedreven door deze veldgradient, veel sterker versnellen dan door de zwaartekracht, om te stijgen en te versnellen naar de regio met minimaal veld, waar de boog het verst uitgerekt is en de doorsnede het grootst. Deze massa's plasma zouden volgens mij dus kunnen botsen. Het resultaat zou dan zijn dat magnetische energie (die gebruikt werd om de twee massa’s plasma te versnellen) wordt omgezet in thermische energie. De volgende afbeelding illustreert dit idee. De versnelling van deeltjes door een gradient van magnetische druk, vooral op zeer grote afstanden, is een zeer efficiënt proces. Alles hierboven zou kunnen worden gemodelleerd en nauwkeuriger geanalyseerd, maar ik denk dat dit fenomeen een verklaring kan bieden voor de hoge temperatuur van de zonnestraal. Het mag niet worden vergeten dat de thermische bewegingssnelheid evenredig is met de vierkantswortel van de temperatuur, dus een stijging van 6000 naar een miljoen graden betekent slechts een factor 12 meer in snelheid van thermische beweging.
...Daarbij, waar de plasma-massa’s botsen (zouden deze ogen dan het toneel zijn van zeer interessante magnetosonische fenomenen), kan de druk in het plasma zo groot worden dat het loskomt uit de beperking die wordt veroorzaakt door het bundelvormige veldlijnpatroon. Hierdoor ontstaat een ontmanteling van deze ogen, waardoor hun heet inhoud vrijkomt. Daarna zijn er twee mogelijke scenario’s. Een matig verwarmen zou de gassige omgeving van de zon, haar corona, voeden. Het gas op het zonnepoppervlak is daar vastgeplakt. Bij zesduizend graden is de thermische bewegingssnelheid aanzienlijk lager dan de snelheid die een deeltje nodig heeft om zich merkbaar van het zonnepoppervlak te verwijderen. Daarom is het oppervlak vrijwel een bolvorm. Maar snellere deeltjes, versneld in de ogen en vrijgelaten bij hun ontbinding, vormen dan de "atmosfeer van de zon", die zich uitstrekt tot veel grotere afstanden.
...Krachtigere zonneuitbarstingen (die eigenlijk het secundaire effect zijn van een instabiliteit van magnetohydrodynamische aard, MHD, bij hoog magnetisch Reynoldsgetal) geven... de sterrenwind (bij de zon de zonnewind). Bovendien is bekend dat een grote hoeveelheid zonnevlekken synoniem is met een intensief bombardement van de Aarde door gas uit de zon.
...Voor niet-specialisten in plasmafysica kan deze versnelling door een gradient van magnetisch veld misschien wat lastig te begrijpen zijn. Maar veel mensen kennen wel de "magnetosfeer" van de Aarde:
...Links: de aardbol met zijn magnetische dipoolas, schuin. Bij de passage is het "magnetische noorden" van de Aarde eigenlijk een zuidpool, omdat het de noordpolen van kompassen aantrekt. Geladen deeltjes (voornamelijk elektronen) die uit de zon komen (zonnewind) worden gevangen in het netwerk van magnetische veldlijnen van de Aarde. Rechts: ze bewegen heen en weer tussen regio’s met hoog veld, terwijl ze rond de veldlijnen spiraalvormig bewegen. Deze spiraalvormige banen geven in zekere zin weer hoe het plasma is verbonden aan het magnetische veld. Dit plasma, dat de "Van Allen-banden" vormt, naar de astrofysicus die ze ontdekte, beweegt heen en weer tussen de noordelijke en zuidelijke gebieden van de Aarde, waarbij de deeltjes worden teruggeworpen als door een tennisracket (door simpelweg het effect van de gradient van magnetische druk). In de plasmafysica noemt men dit een "magnetisch spiegel-effect" (magnetic mirror). Links: de staart van de aardmagnetosfeer, tegenover de zon. ...In normale omstandigheden keren de geladen deeltjes terug op zeer grote hoogte, boven de aardatmosfeer, waarvan we de grens kunnen stellen op een hoogte van 80 km. Wanneer een bijzonder krachtige uitbarsting van zonnewind de Aarde bereikt, komen de deeltjes, ondanks het remmende effect van de gradient van het magnetische veld, toch in de hogere atmosfeer terecht en weten alle astronomen dat dit de oorzaak is van het fenomeen van de noorderlichten. Een Van Allen-band is dus een structuur die volgens mij op zekere manieren vergelijkbaar is met deze ogen die overeenkomen met zonneuitbarstingen.
...Nou ja, het lijkt me een idee om verder te onderzoeken. Maar ik heb zoveel te doen......
Zie het dossier "de woede van de Zon", van 16 september 2005
Terug naar alfabetisch overzicht Terug naar startpagina
Bezoeken tussen 16/1/2001 en 16/9/2005: 11.882