Wetenschappers maken ‘minizon’ om ontstaan van zonnewind te onderzoeken

Voor reportages die betrekking hebben op wetenschappelijke zaken.
Plaats reactie
Gebruikersavatar
univers
Observer
Berichten: 33354
Lid geworden op: 27 jan 2013, 11:10

Wetenschappers maken ‘minizon’ om ontstaan van zonnewind te onderzoeken

Bericht door univers » 29 jul 2019, 20:25

Afbeelding
De grote rode plasmabal is afgebeeld in Sterling Hall. Het is een van de verschillende wetenschappelijke apparatuur die wordt gebruikt om de fundamentele eigenschappen van plasma te bestuderen om het universum, waar het hete gas overvloedig is, beter te begrijpen. FOTO: JEFF MILLER

De zonnewind van de zon beïnvloedt bijna alles in het zonnestelsel. Het kan de functie van de satellieten van de aarde verstoren en de lichten van de noorderlicht creëren.

Een nieuwe studie door natuurkundigen van de Universiteit van Wisconsin - Madison bootste zonnewinden in het laboratorium na, wat bevestigt hoe ze een aardgebonden model ontwikkelen voor de toekomstige studie van zonnefysica.

Onze zon is in wezen een grote bol heet plasma - een energetische toestand van materie die bestaat uit geïoniseerd gas. Terwijl de zon draait, draait het plasma ook mee. Deze plasmabeweging in de kern van de zon produceert een magnetisch veld dat de zonne-atmosfeer vult. Op enige afstand van het oppervlak van de zon, bekend als het Alfvén-oppervlak, verzwakt dit magnetische veld en breekt plasma weg van de zon, waardoor de zonnewind ontstaat.

De zonnewind is zeer variabel, maar er zijn in wezen twee soorten: snel en langzaam", legt Ethan Peterson uit, een afgestudeerde student aan de afdeling natuurkunde van UW – Madison en hoofdauteur van de studie die op 29 juli online werd gepubliceerd in Nature Physics . "Satellietmissies hebben vrij goed gedocumenteerd waar de snelle wind vandaan komt, dus probeerden we specifiek te bestuderen hoe de langzame zonnewind wordt gegenereerd en hoe deze evolueert terwijl deze naar de aarde reist."

Peterson en zijn collega's, inclusief natuurkundeprofessor Cary Forest , hebben misschien geen directe toegang tot de grote plasmabal van de zon, maar ze hebben wel toegang tot het op één na beste ding: de Big Red Ball.

De grote rode bal is een drie meter brede holle bol, met een sterke magneet in het midden en verschillende sondes binnenin. De onderzoekers pompen heliumgas erin, ioniseren het om een ​​plasma te creëren en voeren vervolgens een elektrische stroom toe die, samen met het magnetische veld, het plasma roert, waardoor een bijna perfecte nabootsing van het draaiende plasma en de elektromagnetische velden van de zon wordt gecreëerd.

Met hun mini-zon op zijn plaats, kunnen de onderzoekers op veel punten in de bal metingen uitvoeren, waardoor ze zonne-fenomenen in drie dimensies kunnen bestuderen.

Eerst konden ze de Parker-spiraal nabootsen, een magnetisch veld dat het hele zonnestelsel vult dat vernoemd is naar de wetenschapper die voor het eerst de structuur beschreef. Onder het Alfvén-oppervlak straalt het magnetische veld recht uit de zon. Maar aan dat oppervlak neemt de dynamiek van de zonnewind het over en sleept het magnetische veld in een spiraal.

"Satellietmetingen zijn redelijk consistent met het Parker Spiral-model, maar slechts op één punt tegelijk, zodat je nooit een gelijktijdige, grootschalige kaart kunt maken zoals in het laboratorium." Zegt Peterson. "Onze experimentele metingen bevestigen de theorie van Parker over hoe het wordt gecreëerd door deze plasmastromen."

De onderzoekers waren ook in staat om de bron van de 'oprispingen' van de zon te identificeren, kleine, periodieke uitstoten van plasma die de langzame zonnewind voeden. Terwijl het plasma ronddraaide, tastten ze het magnetische veld en de snelheid van het plasma af. Hun gegevens brachten een gebied in kaart waar het plasma snel genoeg bewoog en het magnetische veld zwak genoeg was om het plasma af te breken en radiaal uit te stoten.

Deze uitstoot wordt waargenomen door satellieten, maar niemand weet wat hen drijft," zegt Peterson. "We zagen uiteindelijk zeer vergelijkbare boeren in ons experiment en identificeerden hoe ze zich ontwikkelen."

De onderzoekers benadrukken dat hun aardgebonden experimenten satellietmissies aanvullen, maar niet vervangen. De Parker Solar Probe , gelanceerd in augustus 2018, zal naar verwachting bijvoorbeeld onder het Alfvén-oppervlak komen en zelfs onderduiken. Het biedt directe metingen van zonnewind die nog nooit eerder is verkregen.

"Ons werk laat zien dat laboratoriumexperimenten ook de fundamentele fysica van deze processen kunnen bereiken", zegt Peterson. "En omdat de Big Red Ball nu wordt gefinancierd als een National User Facility, zegt het tegen de wetenschapsgemeenschap: als je de fysica van zonnewind wilt bestuderen, kun je dat hier doen."

Deze studie werd ondersteund door de NASA Earth and Space Sciences Heliophysics Division Fellowship. De Big Red Ball-faciliteit werd gebouwd met steun van de National Science Foundation en wordt nu geëxploiteerd als een Department of Energy National User Facility.

https://news.wisc.edu/researchers-recre ... -on-earth/
Een mens is net een open boek, je moet het enkel kunnen lezen.

Plaats reactie