Solens temperatur, som når op på omkring 15 millioner grader Celsius i dens kerne, falder støt med afstanden fra kernen og falder til 6000°C ved dens ‘overflade’. Logisk set burde den derfor fortsætte med at falde i atmosfæren. I stedet stiger den til omkring 10.000 °C i kromosfæren og overstiger en million grader Celsius i koronaen. Så hvilken energikilde kan opvarme atmosfæren og holde den ved så høje temperaturer? I omkring et århundrede har dette spørgsmål forvirret astrofysikere, så meget desto mere som det vedrører oprindelsen af den solvind, der påvirker Jorden.
Og selv om der ikke var megen tvivl om, at en del af energien fra Solens indre nåede frem til dens ydre lag, forblev den nøjagtige mekanisme et mysterium. Forskerne koncentrerede sig om det magnetiske felt i lille skala, som bortset fra solpletterne har et “salt-og-peber”-udseende.
Gennem kraftige numeriske modeller, der kører på computere på Centre de Physique Théorique (CNRS/École Polytechnique) og GENCI på IDRIS-CNRS, udførte holdet en simulering i flere timer, baseret på en model, der består af flere lag, et i Solens indre og de andre i dens atmosfære. Forskerne har observeret, at det tynde lag under Solens overflade faktisk opfører sig som en lavvandet gryde med kogende plasma, der opvarmes nedefra og danner “bobler” i forbindelse med granulater. Denne kogende plasmasuppe genererer en dynamoproces, som forstærker og opretholder magnetfeltet. Når feltet kommer op fra overfladen, får det et salt- og peberfarvet udseende og danner koncentrationer kaldet ‘mesospots’, der er større, færre i antal og mere vedvarende, hvilket alt sammen stemmer overens med observationerne.
Forskerne opdagede også, at der opstår en struktur, der ligner en mangroveskov omkring solens mesospots: sammenfiltrede ‘kromosfæriske rødder’ dykker ned i mellemrummene mellem granulerne og omgiver ‘magnetiske træstammer’, der rejser sig op mod koronaen og er forbundet med det større magnetfelt.
Forskernes beregninger viser, at opvarmning af atmosfæren i kromosfæren skyldes flere mikro-eruptioner i mangroverødderne, der bærer intens elektrisk strøm i takt med ‘boblerne’ fra det kogende plasma. De opdagede også, at større, men mindre talrige eruptive hændelser finder sted i nærheden af mesospots, selv om disse ikke er i stand til at opvarme den øvre korona i større skala.
Denne eruptive proces genererer ‘magnetiske’ bølger langs træstammerne, lidt ligesom lyd, der bevæger sig langs en plukket streng. Disse bølger transporterer derefter energi til den øvre korona, som opvarmes af deres gradvise afgivelse. Forskernes beregninger viser også, at når den udskudte materie falder tilbage mod overfladen, danner den tornadoer, som faktisk er blevet observeret. Tynde plasmastråler nær træstammerne produceres også og er forbundet med de nyligt opdagede spicules. Alle disse fænomener, som er blevet konstateret enkeltvis, men ikke forklaret, udgør forskellige energikanaler, der produceres af det kogende plasma, snarere end den ene kilde, som hidtil er blevet postuleret.
Forskerne fandt, at energistrømmene i deres mekanismer svarer til de strømme, som alle undersøgelser kræver for at opretholde plasmatemperaturen i solatmosfæren, nemlig 4.500 W/m2 i kromosfæren og 300 W/m2 i koronaen.
Noter:
1 De magnetiske feltlinjer er struktureret som rødder og grene.
2 Plasma, der ofte kaldes den fjerde stoftilstand, repræsenterer her en elektrisk ledende væske.
3 Spicule: en tynd stråle af stof, der kommer ud af kromosfæren og går ind i koronaen.