Vil planetarisk lavvande tvinge regelmæssige synflekter til solfleks?

Et ultraviolet billede af solen, overlagt med et kort over dets magnetfeltlinjer. Billede via NASA / SDO / AIA / LMSAL.

Af Kimberly MS Cartier, genoptrykt med tilladelse fra Eos .

I mere end 1.000 år ramte antallet af solflekker et minimum inden for få år efter en større planetarisk tilpasning. En nylig undersøgelse viste, at tidevand skabt af denne justering hvert 11. år er stærk nok til at trække på materiale nær solens overflade og synkronisere lokaliserede ændringer i dets magnetiske felt.

Frank Stefani, hovedforfatter af undersøgelsen, fortalte Eos .

Fra historiske data bemærkede vi, at der er en forbløffende grad af regelmæssighed i solflekkecyklussen.

Stefani er en fluidforskningsstipendiat ved Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf i Dresden, Tyskland. Han sagde:

Vi har bestemt en uret proces. Men så var spørgsmålet: Hvad er uret?

Undersøgelsen udvides med den almindeligt accepterede model for soldiamoen og understøtter en langvarig teori om, at planetkonfigurationer er ansvarlige for solflekkecyklussen og den magnetiske solcyklus.

Sår, snoet og ustabil

Som en gigantisk roterende kugle af plasma er solens magnetfelt ekstremt kompliceret. Dets magnetfeltlinjer starter som parallelle linjer, der løber fra nord til sydpol. Men fordi solen roterer hurtigere ved sin ækvator end ved dens poler, vindes de pol-til-pol magnetfeltlinjer langsomt og vikles rundt om solen, og strækker sig som taffy fra midten af ​​linjen for at blive vandret.

Et forenklet skematisk billede af en enkelt magnetfeltlinie, når den svøber rundt i solen (omega-effekt) og derefter vrider sig over sig selv (alfa-effekt). Pilene angiver den retning, som solmateriale bevæger sig, når det trækker feltlinjen med det. Billede via NASA / MSFC.

På toppen af ​​rotationsbevægelsen for solplasma flytter konvektion materiale fra ækvator til polerne og tilbage igen. Det drejer feltlinjerne omkring hinanden i løkker og spiraler.

Opviklingen og vridningen af ​​solens magnetfeltlinjer er beskrevet af alpha-omega dynamo modellen. I denne model repræsenterer alpha vridningen, og omega repræsenterer indpakningen. Sammenfiltrede feltlinjer kan skabe ustabiliteter i det lokale magnetfelt og forårsage solflekker, fakler eller masseudsprøjtninger.

Denne model er den almindeligt accepterede forklaring på solens magnetiske felt, men den er ikke perfekt, forklarede Stefani. Den forudsiger, at ustabilitetenes vridning vil svinge tilfældigt hvert par år. Men modellen kan ikke forklare, hvorfor antallet af solflekker vokser og aftager i en ca. 11-årig cyklus, eller hvorfor solen s magnetfelt vipper polaritet hvert 22. år.

Lavvande, lav aktivitet

Et andet solsystemfænomen forekommer hvert 11. år: Venus, Jorden og Jupiter er på linje med deres kredsløb. Disse tre planeter har den stærkeste tidevandseffekt på solen, de første to på grund af deres nærhed til solen og den tredje på grund af dens masse. Tidligere observationsundersøgelser har vist, at minima i solflekkecyklussen har forekommet inden for et par år efter denne tilpasning i de sidste 1000 år eller deromkring. Stefani sagde:

Hvis du ser på tendensen, har den en fantastisk parallelisme.

Forskerne ønskede at teste, om den planetariske linie kunne påvirke solens alfaeffekt og tvinge et interplanetært lavvande med regelmæssige intervaller. Holdet startede med en standard alpha-omega dynamo-model og tilføjede en lille tidevandstrækning til alpha-effekten hvert 11. år for at simulere justeringen. Stefani forklarede:

Vores dynamomodel er ikke en helt ny. Vi bygger virkelig på den gammeldags eller konventionelle alfa-omega-dynamo.

Simuleringen viste, at selv et svagt tidevandstrækning på 1 meter [ca. 1 yard] pr. Sekund hvert 11. år tvang ustabile magnetiske drejninger til at pulsere i samme periode. Den simulerede dynamo s polaritet svingede med en 22-årig periode ligesom den rigtige sol-dynamo. Stefani sagde:

Med en lille smule af denne periodiske alfa kan vi faktisk synkronisere dynamo-perioden til 22 år [med] planetarisk kraft.

Fordi disse magnetiske ustabiliteter er forbundet med solaktivitet, argumenterer forskerne, kunne denne synkronisering også undertrykke (eller generere) solflekker over solen på omtrent samme tid - med andre ord solflekcyklussen. Holdet offentliggjorde disse resultater i solfysik i slutningen af ​​maj 2019.

Et counterintuitivt resultat?

Steve Tobias er en solcelledynamoforsker ved University of Leeds i Storbritannien, som ikke var involveret i denne forskning. Han sagde:

Dette er et spændende papir.

Tobias hævdede, at de kombinerede planetvande er for svage til direkte at indstille længden af ​​solcyklussen. Plasmadynamik dybt inde i solen er den mere sandsynlige årsag, sagde han til Eos .

Ikke desto mindre, sagde han, denne undersøgelse

... ser ud til at vise, at selv en lille mængde kraft fra tidevandsprocesser kan resonant synkronisere cyklussen. Dette modintuitive resultat bør undersøges yderligere ved at undersøge opførsel af proxy med hensyn til solaktivitet, såsom produktionshastighederne for isotoper af beryllium deponeret i iskerner.

Det er muligt, at andre planetariske systemer måske kan have tidligt dominerende planeter, der klæber med deres soler, som vores gør, sagde Stefani, men det er ikke sandsynligt, at vi vil kunne bevise det. For de fleste stjerner sagde han:

... vi har observationer, der går omkring 40 år tilbage. Og folk er glade, hvis de kan identificere to eller tre eller fire perioder. Kun for vores sol har vi alle de historiske observationer. Vi har berylliumdata. Vi kan gå tilbage i tusinder af år.

Vores sol er en ganske almindelig stjerne, men den er ganske speciel i den forstand.

Nederste linje: Ny forskning antyder, at en regelmæssig tilpasning af planeterne gør et stærkt nok slæbebåd til at regulere solen 11 og 22-årige cyklusser.

Via Eos