Naš planet se nenehno kopa v vetrovih, ki prihajajo iz vroče krogle v središču našega Osončja. Sonce je samo po sebi neverjetno vroče, a ko sončni vetrovi prepotujejo dolgo pot na Zemljo, so vseeno bolj vroči, kot bi morali biti. In morda sedaj končno vemo zakaj.
Vemo, da se delci, ki sestavljajo plazmo sončeve heliosfere hladijo, ko se razprostirajo navzven. Težava je v tem, da se zdi, da si pri tem vzamejo svoj čas in temperature padajo precej počasneje, kot napovedujejo modeli.
Sprva so raziskovalci menili, da se sončni veter zelo hitro ohlaja, ko se širi od sonca. Vendar satelitske meritve kažejo, da je njegova temperatura, ko doseže Zemljo, 10-krat večja od pričakovane.
Kaj so »ujeti elektroni«?
Raziskovalna skupina je uporabila laboratorijsko opremo za preučevanje gibljive plazme in sedaj mislijo, da je odgovor na težavo v morju ujetih elektronov, ki preprosto ne morejo uiti sončevemu oprijemu.
Že sam postopek ekspanzije je bil dolgo časa opisan z adiabatskim procesom drugega zakona termodinamike, kar pomeni, da se toplotna energija ne dodaja ali odstranjuje iz sistema. Zaradi tega so številke lepe in enostavne in predpostavljamo, da ni mest, kjer energija zdrsne v tok delcev ali iz njega.
Na žalost je pot elektronov vse prej kot enostavna. Postavljena je na milost in nemilost ogromnih magnetnih polj, ki jih premetavajo na vse mogoče strani. Ta kaos pušča veliko možnosti, da se toplota prenaša naprej in nazaj.
Da se zadeve še dodatno zakomplicirajo, elektroni zaradi svoje majhne mase dobijo začetno prednost pred težjimi ioni, ko so izstreljeni iz Sončeve atmosfere in za seboj puščajo pozitiven oblak delcev.
Sčasoma naraščajoča privlačnost med obema nasprotnima nabojema prevzame vztrajnost teh letečih elektronov in jih povleče nazaj do začetne črte, kjer magnetna polja znova delajo kaos med njimi.
»Takšni odbijajoči elektroni odtekajo od Sonca, vendar ne morejo pobegniti zaradi privlačne električne sile Sonca,« pravi Boldyrev. »Njihova usoda je, da skačejo naprej in nazaj, kar ustvari veliko populacijo tako imenovanih ujetih elektronov.«
Sončeve vetrove so poustavarili v »zrcalnem stroju«
Boldyrev in njegova ekipa so prepoznali podobno igro ping-ponga z elektroni v svojem laboratoriju. V napravi, ki se običajno uporablja za preučevanje plazme, imenovani fuzijski reaktor ali zrcalni stroj.
Zrcalni stroji dejansko ne vsebujejo ogledal. Vsaj ne nam najbolj poznanih klasičnih. Znana so kot magnetna ogledala ali magnetne pasti, te linearne fuzijske naprave so le dolge cevi z zoženjem na obeh koncih.
Njihova odsevna narava je ustvarjena ko tokovi plazme, ki tečejo skozi te steklenice na obeh koncih in spreminjajo okoliška magnetna polja. Pri tem se delci v toku ponovno odbijejo v notranjost.
»Toda nekateri delci lahko pobegnejo, in ko to storijo, tečejo po razširjenih linijah magnetnega polja zunaj steklenice,« pravi Boldyrev. »Ker želijo fiziki to plazmo ohraniti zelo vročo, želijo ugotoviti, kako se temperatura elektronov, ki uhajajo iz steklenice, zmanjšuje zunaj te odprtine.«
Boldyrev z ekipo te uhajajoče elektrone preučuje, da bomo bolje razumeli, kaj se dogaja z našimi sončnimi vetrovi.
Predlagajo, da ta populacija ujetih elektronov, ki se kot jo-jo odbija naprej in nazaj, igra glavno vlogo pri distribuciji toplotne energije elektronov. To spreminja značilne porazdelitve hitrosti in temperatur delcev na predvidljive načine.
»Izkazalo se je, da se naši rezultati zelo dobro ujemajo z meritvami temperaturnega profila sončnega vetra in pojasnjujejo, zakaj se temperatura elektronov z razdaljo tako počasi znižuje,« pravi Boldyrev.
Najti tako dobro ujemanje med rezultati »zrcalnega stroja« in tem, kar vidimo v vesolju kaže, da bi lahko na ta način preučevali tudi druge sončne pojave.
Novinar
