gov-civil-vilareal.ptCentrifugeringszone: Solens kerne roterer fire gange hurtigere end overfladen
>Solen er den stjerne, der er tættest på os i hele universet, så du skulle tro, at vi ville vide mest om det. Og på mange måder gør vi det; vi kan se overfladen i høj opløsning og se detaljer der, vi ikke kan i andre stjerner.
Men der er stadig meget om det, vi ikke ved, og mange spørgsmål er ubesvarede. Nogle virker enkle nok. For eksempel: Hvor hurtigt roterer solens kerne?
Nu ved vi det : Det snurrer rundt næsten nøjagtigt en gang om ugen. Det mærkelige er, at det er fire gange hurtigere end Solens overfladerotation! Solens inderside drejer hurtigere end dens ydre.
bands of new york forældre guide
Så der er lidt at bryde ned her, men det er ret fedt. OKAY, bøde : Det er varmt. Men nyhederne er seje.
Dette cutaway-diagram viser solens indre lag, og hvordan trykbølger (p-bølger) hopper rundt under overfladen og gennem solen, mens tyngdekraftsbølger (g-bølger) ikke kommer fra det dybe indre til overfladen . Kredit: ESA; (Solens kromosfære baseret på SOHO -billede; kredit: SOHO (ESA & NASA))
Solen er ikke en fast kugle, men er i stedet en gigantisk gassfære (teknisk set er det et plasma, en gas, hvor atomerne har mistet en eller flere elektroner; det er faktisk vigtigt, som vi ser på et sekund). Samlet set er solen omkring 1,4 millioner kilometer bred. I midten er temperaturen og trykket så højt (15 millioner grader C og hundredvis af milliard gange Jordens atmosfæriske tryk på havets overflade!), at brintatomer smækker ind i hinanden og gennem en kompliceret proces smelter sammen til helium. Dette frigiver en masse energi - a masse - og derfor skinner solen. Denne energi arbejder sig ud af solens indre og stråler væk fra overfladen som lys.
Det område, hvor brint transmogrifieres til helium, kaldes kernen, og det er omkring 1/5thaf solens diameter: cirka 280.000 km bred (noget mindre end afstanden fra jorden til månen, til sammenligning). Vi ved, at det er der, på trods af at det er begravet under en halv million kilometer med rasende plasma på grund af fysikken i, hvordan solen fungerer - opdagelsen af atomfusion var et stort gennembrud i forståelsen af solens dynamik.
Når vi ser på Solen udefra, ser vi den spinde. Selvom overfladen ikke er fast og altid ændrer sig, er der et par måder at måle rotationshastigheden på: For eksempel kan du se solpletter og bruge dem som vartegn (tja, plasmamærker, tror jeg). Når du gør det, opdager du, at Solen roterer en gang hvert par uger eller deromkring. Desuden roterer den med en højere hastighed ved ækvator kontra polerne; 25 mod 35 dage. Den differentielle rotation skyldes igen, at Solen ikke er et fast legeme og hænger lidt rundt.
Men hvor hurtigt roterer kernen? Det nummer har længe været søgt og har været vanvittigt undvigende. En ny metode har dog endelig afsløret svaret ... og det er fordi Solen vibrerer.
Mellem kernen og overfladen er et område af solen kaldet konvektionszonen, hvor varmt plasma stiger og køligt plasma synker, svarende til vand, der koger i en gryde. Der er tusinder af disse plasma -celler, der bevæger sig op og ned inde i Solen, og de omrører materialet omkring dem. Dette skaber en trykbølge, der ligner en lydbølge. Når disse når Solens overflade får de den til at vibrere, og disse vibrationer kan måles . Bølgernes fysik er godt nok forstået, at disse bølges egenskaber kan bruges til at måle forhold inde i solen, så vi kan finde ud af, hvad der går dybt under overfladen uden nogensinde at se det direkte. Videnskaben om dette kaldes helioseismologi .
3333 nummer betydning
Problemet her er, at disse trykbølger (også kaldet p-bølger ) rejser temmelig hurtigt gennem de tætte områder dybt inde i solen, så de er ikke følsomme over for kernens relativt langsomme rotation. De kan ikke bruges direkte for at måle, hvor hurtigt kernen roterer.
Ah, men der er en anden type bølge, kaldet en tyngdekraftsbølge (eller g-bølge, der ikke skal forveksles med gravitationsbølger, som er meget forskellige). Dette er den samme slags bølge, du får, når du bevæger dig rundt i dit badekar: Vand bliver skubbet op, og tyngdekraften trækker det ned igen. Vandet tager fart, når det falder og overskyder lidt, dypper ned og skaber et trug mellem kamme. Disse kamme bliver trukket ned og så videre og skaber g-bølgen.
Med Solen genereres disse bølger i kernen, men de når det ikke ud til overfladen, så de kan ikke måles direkte. Arg!
Når p-bølger bevæger sig gennem solen, svinger overfladen, som vist i denne fysiske model af, hvordan overfladen bevæger sig op og ned. Kredit: NSO/GONG
Men vent! Der er en løsning her. Det viser sig, at når p-bølger passerer gennem kernen, interagerer materialet, der bevæger sig under påvirkning af g-bølger, med dem og ændrer den måde, p-bølger bevæger sig gennem det. Effekten er utrolig subtil, men med omhyggelig måling kan den ses.
indiana jones og det sidste korstogsvurdering
Og det har det endelig været ved hjælp af det ærværdige sol- og heliosfæriske observatorium ( SOHO ), et rumbaseret observatorium dedikeret til at observere solen. Et instrument ombord på SOHO, kaldet Global Oscillations at Low Frequencies (eller GOLF ), blev designet til at se på sol-p-bølger. Ved at tage målinger over svimlende 16,5 år (SOHO lanceret i 1995), kunne astronomer se den subtile effekt af g-bølger på dem. Det er disse målinger, der angiver, at solkernen roterer meget hurtigere end overfladen.
Dette har været mistænkt i årevis, og det er rart at se det bekræftet. Og jeg må indrømme, så snart jeg hørte dette, lavede jeg et mentalt pandeklask. Jeg burde have vidst, at kernen ville snurre hurtigere!
Hvorfor? Fra fysiske teorier tror vi, at stjerner snurrer hurtigt, når de fødes. Vi ser masser af bekræftelse på dette ved også at observere unge stjerner. Men Solens overflade snurrer kun en gang om måneden eller deromkring. Dette skyldes sandsynligvis dets magnetfelt: den kraftfulde magnetisme, der genereres inde i Solen. Det er ikke godt forstået præcis, hvor magnetismen skabes , men det er bestemt over kernen, i eller lige over konvektionszonen. En meget kendt egenskab ved fysikken er, at bevægelige ladede partikler skaber et magnetfelt, og plasmaet, der bevæger sig op og ned i Solens konvektive område, gør derfor netop det.
Over Solens overflade fungerer magnetfeltet som et gigantisk net, der fejer subatomære partikler udsendt fra solen og fremskynder dem, som et fiskenet, der samler fisk op. Som det gør, skubber partiklerne lidt tilbage på magnetfeltet. Da magnetismen er forankret i Solens materiale, virker dette, over milliarder af år for at bremse solens rotation .
Men magnetfeltet er ikke forankret i kernen. Det ydre lag sænkes, men kernen er stadig fri til at snurre hurtigere. Selvfølgelig vil friktion bremse den, men selv efter 4,5 milliarder år vil den stadig rotere hurtigere end solens overflade - en kugle af plasma på næsten 300.000 km på tværs har en betydelig mængde momentum. Jeg studerer ikke solen specifikt, men jeg vidste alt dette, og jeg skulle have kunnet samle det selv. Det faldt mig aldrig ind, men det virker indlysende nu. Ah, godt.
Så det er i hvert fald ret smart. Vi har ikke mange måder at studere solens kerne på, og nu har vi en ny, der ser meget lovende ud. Rotation er blot en af mange egenskaber ved kernen, vi kan lære om at bruge denne metode. Det er som et vindue, der giver os mulighed for at se forbi septillioner af tonsvis af plasma i Solen og få information om dybderne herunder.
Vi har studeret Solen i århundreder, men der er stadig så meget at lære om det! Det er meget velkommen at have et nyt værktøj at bruge til at studere det.
