太陽の温度は、そのコアで約1500万℃に達し、コアから離れるに従って着実に下がり、「表面」では6000℃まで下がります。 したがって論理的には、大気中では下がり続けるはずです。 しかし、彩層では約1万℃まで上昇し、コロナでは100万℃を超える。 では、どのようなエネルギー源が大気を加熱し、これほどの高温を維持できるのだろうか。 この疑問は1世紀ほど前から宇宙物理学者を悩ませ、特に地球に影響を与える太陽風の起源に関連しています。
太陽内部からのエネルギーの一部が外層に達することは疑いないものの、その正確なメカニズムは謎のままでした。 研究者たちは、黒点を除いて「塩と胡椒」のような外観を持つ、小規模な磁場に注目しました。
研究チームは、物理理論センター（CNRS/École Polytechnique）とIDRIS-CNRSのGENCIでコンピュータ上で動く強力な数値モデルを使用し、太陽の内部とその大気という複数の層から成るモデルに基づいて、数時間のシミュレーションを実行しました。 その結果、太陽表面の下にある薄い層は、沸騰したプラズマを含む浅い鍋のように振る舞い、下から加熱されて顆粒に関連した「泡」を形成していることが確認された。 この沸騰したプラズマのスープが、磁場を増幅し維持するダイナモプロセスを発生させるのだ。 また、太陽中間圏の周囲にマングローブ林のような構造があることも発見しました。絡み合った「彩層根」が顆粒の間に潜り込み、コロナに向かって上昇し、より大規模な磁場に関連する「磁気樹幹」を取り囲んでいるのです。
研究者の計算では、彩層では、沸騰するプラズマからの「泡」と歩調を合わせて、強い電流を運ぶマングローブの根の複数の微小噴火によって、大気の加熱が生じることがわかった。 また、メソスポットの近傍では、より大規模ではあるが数は少ない噴火現象が起きていることも発見した。
この噴火現象は、木の幹に沿って、むしろ弾かれた弦に沿って伝わる音のように「磁気」波を発生させる。 この波が上部コロナにエネルギーを運び、上部コロナがその消散によって加熱されるのです。 また、放出された物質が地表に戻るときに竜巻を形成することも計算でわかっており、実際に観測されている。 また、木の幹の近くにはプラズマジェットが発生し、最近発見されたスピキュールと関連している。
研究者らは、そのメカニズムのエネルギーフラックスが、すべての研究で必要とされている、太陽大気のプラズマの温度を維持するためのエネルギー、すなわち彩層で4500W/m2、コロナで300W/m2に一致することを見いだした。
注：
1 磁力線は根と枝のような構造をしている。
2 プラズマはしばしば物質の第四状態と呼ばれ、ここでは電気を通す流体を表す。
3 スパイクル：色球から出てコロナに入る物質の薄いジェット機である。