Słońce jest ogromną wirującą kulą plazmy z polem magnetycznym, a tam, gdzie to pole magnetyczne słabnie, wiatr słoneczny może uciec.
Fizykom udało się po raz pierwszy odtworzyć te same efekty w laboratorium, oznacza to, że możemy badać naszą gwiazdę z bliska bez konieczności podróży przez Układ Słoneczny.
Ważne jest, aby zrozumieć, jak zachowuje się to pole magnetyczne i związane z nim przepływy plazmy, aby poprawić nasze zrozumienie, jak i kiedy burze słoneczne mogą wpłynąć na Ziemię i potencjalnie poważnie obciążyć nasze systemy komunikacyjne i infrastrukturę.
CZYTAJ TAKŻE: Brazylijczycy budują rakietę i będą reprezentować kraj w największych zawodach na świecie.
Minisłoneczko zostało ustawione wewnątrz laboratorium na Uniwersytecie Wisconsin-Madison, mapuje ono szersze efekty spirali Parkera (nazwanej tak na cześć jej odkrywcy, amerykańskiego astrofizyka słonecznego Eugene'a Parkera). Konkretnie jest to sposób, w jaki pole magnetyczne Słońca i jego wiatry słoneczne przepływają jak spódnica baletnicy przez otaczające planety.
"Wiatr słoneczny jest bardzo zmienny, ale zasadniczo istnieją dwa rodzaje: szybki i wolny" - mówi fizyk Ethan Peterson z University of Wisconsin-Madison.
"Misje satelitarne bardzo dobrze udokumentowały skąd pochodzi szybki wiatr, więc staraliśmy się zbadać konkretnie jak generowany jest powolny wiatr słoneczny i jak ewoluuje w trakcie podróży do Ziemi".
Aby dalej badać spiralę Parkera i jej wiatry słoneczne, Peterson i jego koledzy stworzyli Wielką Czerwoną Kulę: pustą kulę zawierającą plazmę o szerokości trzech metrów, z silnym magnesem w jej centrum i kilkoma sondami pomiarowymi.
CZYTAJ TAKŻE: NASA po raz pierwszy rejestruje obrazy fali uderzeniowej z naddźwiękowych samolotów.
Gazowy hel został następnie zjonizowany w celu wytworzenia plazmy o temperaturze 100 000 stopni Celsjusza, po czym cała mieszanina została odwirowana przy użyciu prądu elektrycznego i sił magnetycznych wewnątrz maszyny.
To, co stworzyli naukowcy, to miniaturowa Spirala Parkera, która może być stale monitorowana w trzech wymiarach.
"Pomiary satelitarne są całkiem spójne z modelem Spirali Parkera, ale tylko w jednym punkcie na raz, więc nigdy nie byłbyś w stanie zrobić jednoczesnej, wielkoskalowej mapy, jak możemy w laboratorium", mówi Peterson . "Nasze pomiary eksperymentalne potwierdzają Teorię Parkera o tym, jak jest ona tworzona przez te przepływy plazmy".
Oprócz pomiarów rozciągnięć i skrętów pola magnetycznego Słońca, które nie były wcześniej szeroko badane, Wielka Czerwona Kula zdołała również wygenerować własne strzały plazmowe.
Po raz pierwszy naukowcy byli w stanie szczegółowo przyjrzeć się temu, w jaki sposób są one faktycznie generowane, ponieważ szybka plazma znajduje osłabione miejsca w polu magnetycznym.
CZYTAJ TAKŻE: Czy słyszeliśmy słynne pierwsze słowa Neila Armstronga na Księżycu?
Choć ta niewielka spirala Parkera nie może w pełni odwzorować rzeczywistości rozciągającej się w przestrzeni kosmicznej, z pewnością pomoże badaczom odkryć część fizyki stojącej za działaniem pola magnetycznego naszej gwiazdy i cyklami plazmy - oraz tego, czego możemy się po nich spodziewać w przyszłości.
Naukowcy zaznaczają, że nie eliminuje to potrzeby misji sond słonecznych w przyszłości: na przykład Parker Solar Probe, wystrzelona w sierpniu 2018 roku, jest w drodze na Słońce. Zanurkuje ona pod powierzchnię Alfvén - punkt na powierzchni Słońca, gdzie rodzą się wiatry słoneczne - aby zmierzyć te wiatry słoneczne bardziej szczegółowo niż kiedykolwiek wcześniej.
CZYTAJ TAKŻE: 'City-killer' asteroida przeszła bardzo blisko Ziemi - ale została prawie niewykryta.
Tymczasem Wielka Czerwona Kula jest już dostępna dla innych badaczy, którzy mogą z niej korzystać, przeprowadzać testy i dokonywać pomiarów - jest to niezbędny zasób do lepszego zrozumienia naszego Układu Słonecznego.
"Nasza praca pokazuje, że eksperymenty laboratoryjne mogą również dotrzeć do fundamentalnej fizyki tych procesów" - mówi Peterson .
"A ponieważ Big Red Ball jest teraz finansowany jako National User Facility, mówi to społeczności naukowej: jeśli chcesz badać fizykę wiatru słonecznego, możesz to robić tutaj".
Badania zostały opublikowane w. Fizyka przyrody .
ŹRÓDŁO /. Uniwersytet Wisconsin-Madison