Solens magnetiske 'Heartbeat' avslørt

Simulering av magnetfelt ved maksimal sol.

En simulering av magnetfelt på tidspunktet for solens maksimum. (Bildekreditt: University of Montreal Solar Physics Research Group)





Et magnetisk 'solhjerteslag' slår dypt i solens indre, og genererer energi som fører til solfakler og solflekker, ifølge ny forskning.

En ny superdatasimulering, beskrevet i utgaven av tidsskriftet Science 4. april, undersøker solens periodiske magnetfelt reverseringer. Hvert 40 år, i henhold til modellen, endrer solens zonale magnetfeltbånd orientering eller polaritet.

Denne syklusen er omtrent fire ganger lengre enn den 11-årige solflekk-syklusen som styrer nivået av solaktivitet. Å kunne modellere en så vanlig, langsiktig prosess er bemerkelsesverdig, sa forskerne.



Den nye forskningen, ledet av University of Montreal's Paul Charbonneau, beskriver arbeid fra både forskningsgruppen hans og andre, uavhengige koalisjoner som simulerer solens indre. [ Fantastiske bilder av Solar Flares ]

Dissiperende turbulens

Å modellere solen har vært et klissete problem i flere tiår. De første forsøkene på 1980 -tallet fanget bare en grov tilnærming til turbulensen inne i solen.



Temperaturvariasjon på en modell beregnet på å tilnærme det som skjer inne i solen.

Temperaturvariasjon på en modell beregnet på å tilnærme det som skjer inne i solen.(Bildekreditt: University of Montreal Solar Physics Research Group)

Turbulens, når den oppstår, skjer i både store og små skalaer. De store skalaene er enkle å simulere, men i solen er en liten funksjon som bare er omtrent ti mil på tvers like viktig for å forstå hvordan væske forplanter seg.



Når energi fra turbulens forsvinner, strømmer turbulensen inn i mindre og mindre boblebadformer, kalt virvler. Du kan se dette selv, sa Charbonneau da du svirret hånden i et fullt badekar. Bevegelsen vil produsere en virvel i vannet som gradvis vil bryte opp i små som sprer energien.

På solen skjer spredning i en skala på flere titalls meter. Det er ekstremt lite, sammenlignet med størrelsen på solen , som er 1 million ganger større enn jorden. 'Det er ingen måte vi kan fange det i en simulering,' sa Charbonneau til guesswhozoo.com.

For å tilnærme denne prosessen, begrenser forskere vanligvis oppløsningen til omtrent 10 kilometer. Dette skaper imidlertid en energioppbygging i simuleringen som vil 'sprenge' modellen før den kan kjøre veldig lenge, sa Charbonneau.

Stopper kollapsen

Charbonneaus medforfatter Piotr Smolarkiewicz fra European Center for Medium-Range Weather Forecasts, fokuserer sitt arbeid på meteorologi fremfor astronomi. De samme prinsippene for turbulens gjelder imidlertid for begge feltene, ettersom luftstrømmer spiller en stor rolle i værmeldingen.

Charbonneaus team brukte superdatamaskiner ved University of Montreal som er knyttet til Calcul Québec, et nettverk av store datamaskiner som brukes over hele provinsen Quebec.

Sammen satte forskerne opp en modell som i hovedsak ville spre energien akkurat på det tidspunktet da simuleringen var i ferd med å kollapse.

'Det er ikke lett å gjøre i et væskesystem som det. Hvis du begynner å fjerne energi for raskt, vil du påvirke systemets globale dynamikk, sier Charbonneau.

Modellen er ikke perfekt, erkjente han. Solflekker, solfakler og lignende fenomener er rett og slett for små til å modelleres med datakraften som er tilgjengelig i dag.

Når det gjelder modellering av solen som helhet, begynner forskerne å se hvordan energitransport og lysstyrke varierer over flere tiår.

Dette bildet, tatt av NASA

Studerer solens lysstyrke

Flere vitenskapsgrupper prøver nå å modellere lysstyrkeendringer i solen. Det har vært kjent i flere år at solen er lysere når den er mer aktiv.

Solen produserer flere mørke solflekker i løpet av den tiden - noe som demper den noe - men den skaper også små magnetiske strukturer som lyser opp overflaten.

Hvordan disse strukturene dannes er fortsatt under etterforskning. Charbonneau og teamet hans undersøker hvordan magnetfeltet på solen påvirker transporten av energi fra innsiden til utsiden.

'Det er en kobling mellom konvektiv energitransport og den magnetiske syklusen, og du kan måle det gjennom å gå gjennom simuleringen og trekke ut strømningene, de primære variablene,' sa Charbonneau.

'Når du har en magnetisk syklus som bygger seg opp og utvikler seg i simuleringen,' la han til, 'kan du analysere hvordan det påvirker konvektiv transport og solens lysstyrke.'

Følg Elizabeth Howell @howellspace eller guesswhozoo.com @Spacedotcom . Vi er også på Facebook og Google+ . Original historie på guesswhozoo.com .