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La superficie visible del sol o fotosferaestá a unos 6000 ° C.Pero unos miles de kilómetros por encima de él, una distancia corta, si tenemos en cuenta el tamaño del Sol, la atmósfera solar, también llamada corona, es cientos de veces más cálido, alcanzando un millón de grados Celsius o más.
Este pico de temperatura, a pesar de su mayor distancia de la principal fuente de energía del Sol, se ha observado en la mayoría de las estrellas y estados. rompecabezas básico que los astrofísicos se han preguntado sobre esto durante décadas.
En 1942, el científico sueco Hannes Alfvén ofreció una explicación. Teorizó que las ondas de plasma magnetizadas pueden transferir enormes cantidades de energía a lo largo del campo magnético del Sol desde su interior hasta su corona, sin pasar por la fotosfera antes de explotar con calor en la atmósfera superior del Sol.
La teoría fue inicialmente aceptada, pero aún necesitábamos evidencia empírica de que existían estas ondas. Nuestro ultimo estudio Finalmente lo logramos validando la teoría de Alfvén de hace 80 años y acercándonos un paso más a aprovechar este fenómeno de alta energía en la Tierra.
Preguntas candentes
Archivo problema de calentamiento coronal fue fundada a finales de la década de 1930, cuando el espectroscopista sueco Bengt Edlén y el astrofísico alemán Walter Grotrian observaron por primera vez fenómenos en la corona solar que solo pueden ocurrir cuando su temperatura era baja. varios millones de grados Celsius.
Esto significa temperaturas hasta 1.000 veces más altas que en la fotosfera de abajo, que es la superficie del Sol que podemos ver desde la Tierra. Estimar el calor en la fotosfera siempre ha sido relativamente simple: solo tenemos que medir la luz que nos llega desde el sol y compararlo con modelos espectrales que predicen la temperatura de una fuente de luz.
Durante muchas décadas de investigación, la temperatura de la fotosfera se ha estimado constantemente en alrededor de 6.000 ° C.El descubrimiento de Edlén y Grotrian de que la corona solar es mucho más caliente que la fotosfera, aunque está más lejos de el núcleo del sol, su principal fuente de energía, ha provocado que la comunidad científica se rasque la cabeza.
Los científicos observaron las propiedades del sol para explicar esta diferencia. El sol se compone casi en su totalidad de plasma, que es un gas altamente ionizado que transporta una carga eléctrica. El movimiento de este plasma en zona de convección– la parte superior del interior solar – produce enormes corrientes eléctricas y fuertes campos magnéticos.
Estos campos luego se extraen del interior del Sol por convección y se abren en su superficie visible en forma manchas solares oscurasque son grupos de campos magnéticos que pueden crear una variedad de estructuras magnéticas en la atmósfera solar.
Aquí es donde entra la teoría de Alfvén. Razonó que en un plasma solar magnetizado, cualquier movimiento de masa de partículas cargadas eléctricamente interrumpiría el campo magnético, creando ondas que podrían transferir enormes cantidades de energía a largas distancias, desde la superficie del sol hasta la atmósfera superior. . El calor se propaga a lo largo de lo que se llama lámparas solares magnéticas de romperse en la corona, creando su alta temperatura.
Estas ondas de plasma magnéticas ahora se denominan ondas de Alfvén y su participación en la explicación del calentamiento coronal llevó a la concesión del premio Alfvén. 1970 Premio Nobel de Física.
Viendo las olas de Alfvén
Sin embargo, el problema seguía siendo observar estas ondas. Están sucediendo tantas cosas en la superficie del sol y en su atmósfera, desde fenómenos muchas veces más grandes que la Tierra hasta ligeros cambios por debajo de la resolución de nuestro instrumento, que hasta ahora no se habían logrado observaciones directas de las ondas de Alfvén en la fotosfera.
Las manchas solares son manchas más oscuras en la superficie del sol. Crédito: Arte siberiano / Shutterstock
Sin embargo, los recientes avances en instrumentación han abierto una nueva ventana a través de la cual podemos estudiar la física solar. Uno de esos instrumentos es Espectropolarímetro interferométrico bidimensional (IBIS) para espectroscopia de imágenes, instalado en el Telescopio Solar Dunn en el estado estadounidense de Nuevo México. Este instrumento nos permitió observar y medir el Sol con mucho más detalle.
Combinado con buenas condiciones de visualización, simulaciones por computadora avanzadas y los esfuerzos de un equipo internacional de científicos de siete instituciones de investigación, usamos IBIS para finalmente confirmar, por primera vez, la existencia de ondas de Alfvén en tubos magnéticos solares.
Una nueva fuente de energía
El descubrimiento directo de las ondas de Alfvén en la fotosfera solar es un paso importante para aprovechar su alto potencial energético en la Tierra. Podrían ayudarnos con nuestra investigación. fusión nuclearpor ejemplo, cual es este proceso dentro del sol requiere la conversión de pequeñas cantidades de materia en enormes cantidades de energía. Nuestras plantas de energía nuclear actuales utilizan Fisión nuclearque, según los críticos, produce desechos nucleares peligrosos, especialmente en caso de desastres, incluido el desastre de Fukushima en 2011.
La creación de energía limpia mediante la reproducción de la fusión del Sol en la Tierra sigue siendo un gran desafío, ya que todavía necesitaríamos producir 100 millones de grados Celsius rápidamente para que se produzca la fusión. Alfvén Waves puede ser una forma de lograrlo. Nuestro creciente conocimiento del sol muestra que ciertamente es posible, en las condiciones adecuadas.
Esperamos más revelaciones solares pronto con nuevas misiones e instrumentos innovadores. Agencia Espacial Europea Satélite Solar Orbiter ahora está en órbita alrededor del sol, proporcionando imágenes y tomando medidas de las regiones polares inexploradas de la estrella. Terrestre, desvelando un nuevo alto rendimiento telescopios solares También se espera que mejoren nuestras observaciones del Sol desde la Tierra.
Muchos de los secretos del sol aún quedan por descubrir, incluidas sus propiedades. el campo magnéticoes un momento emocionante para estudiar la energía solar. Nuestra detección de las ondas de Alfvén es solo una contribución a un campo más amplio que tiene como objetivo descubrir los secretos restantes del Sol para aplicaciones prácticas en la Tierra.
Proporcionado por The Conversation
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