Каждый день Солнце выбрасывает большое количество частиц горячего супа, известного как плазма, на Землю, где оно может нарушить работу телекоммуникационных спутников и повредить электрические сети. Теперь ученые из Принстонской лаборатории физики плазмы Министерства энергетики США (DOE) и Департамента астрофизических наук Принстонского университета сделали открытие, которое может привести к лучшим прогнозам этой космической погоды и помочь защитить чувствительную инфраструктуру.
Открытие было сделано с помощью новой компьютерной модели, которая предсказывает поведение плазмы в области над поверхностью Солнца, известной как солнечная корона. Эта модель была первоначально вдохновлена аналогичной моделью, описывающей поведение плазмы, которая питает термоядерные реакции в термоядерных установках в форме пончика, известных как токамаки.
Термоядерный синтез, энергия, которая приводит в движение солнце и звезды, объединяет легкие элементы в форме плазмы-горячего, заряженного состояния вещества, состоящего из свободных электронов и атомных ядер, которая генерирует огромное количество энергии. Ученые пытаются воспроизвести термоядерный синтез на Земле, чтобы получить практически неисчерпаемый источник энергии для производства электричества.
Принстонские ученые сделали свои открытия, изучая переплетенные магнитные поля, которые входят в Солнце и выходят из него. При определенных условиях петли могут вызвать извержение горячих частиц с поверхности Солнца в огромных отрыжках, известных как выброс корональной массы. Эти частицы могут в конечном итоге попасть в магнитное поле, окружающее Землю, и вызвать полярные сияния, а также помешать работе электрических и коммуникационных систем.
"Нам нужно понять причины этих извержений, чтобы предсказать космическую погоду", - сказал Эндрю Альт, аспирант Принстонской программы по физике плазмы в PPPL.
Модель основана на новом математическом методе, который включает в себя новое понимание того, что Альт и его коллеги обнаружили в причинах нестабильности. Ученые обнаружили, что вид колебания, известный как "нестабильность тора", может привести к тому, что связанные магнитные поля отвяжутся от поверхности Солнца, вызвав поток плазмы.
Нестабильность тора ослабляет некоторые силы, удерживающие веревки связанными. Как только эти силы ослабевают, другая сила заставляет веревки расширяться и подниматься дальше от поверхности Солнца. "Способность нашей модели точно предсказывать поведение магнитных канатов указывает на то, что наш метод в конечном итоге может быть использован для улучшения прогнозирования космической погоды", - сказал Альт.
Ученые также разработали способ более точного перевода лабораторных результатов в условия на Солнце.
Обратите внимание: Астероид Апофис сменил траекторию, теперь он новая угроза.
Прошлые модели опирались на предположения, которые облегчали расчеты, но не всегда точно имитировали плазму. Новый метод опирается только на необработанные данные. "Предположения, встроенные в предыдущие модели, устраняют важные физические эффекты, которые мы хотим рассмотреть", - сказал Альт. "Без этих предположений мы можем делать более точные прогнозы."
Для проведения своих исследований ученые создали канаты магнитного потока внутри эксперимента PPPL по магнитному переподключению (MRX), бочкообразной машины, предназначенной для изучения сближения и взрывного разрыва линий магнитного поля в плазме. Но флюсовые канаты, созданные в лаборатории, ведут себя иначе, чем канаты на солнце, поскольку, например, флюсовые канаты в лаборатории должны содержаться в металлическом сосуде.
Исследователи внесли изменения в свои математические инструменты, чтобы объяснить эти различия, гарантируя, что результаты MRX могут быть переведены на солнце. "На солнце существуют условия, которые мы не можем имитировать в лаборатории", - сказал физик PPPL Ханьтао Цзи, профессор Принстонского университета, который консультирует Alt и внес свой вклад в исследование. - Итак, мы корректируем наши уравнения, чтобы учесть отсутствие или присутствие определенных физических свойств. Мы должны убедиться, что наши исследования сравнивают яблоки с яблоками, чтобы наши результаты были точными."
Открытие поведения колеблющейся плазмы также может привести к более эффективной генерации электричества с термоядерным питанием. Магнитное переподключение и связанное с ним поведение плазмы происходят в токамаках, а также на солнце, поэтому любое понимание этих процессов может помочь ученым контролировать их в будущем.
Спасибо за внимание!
Друзья подписываемся в раздел и ставим лайки. Буду очень благодарен Вам. А также буду видеть, что мой труд не напрасен. Пишите к комментариях была ли интересна тема для Вас.
До новых встреч!
Больше интересных статей здесь: Космос.
Источник статьи: Новая компьютерная модель помогает перенести солнце в лабораторию..