Die kritische Alfvén-Oberfläche der Sonne; Was war über seine Existenz und seinen Standort bekannt, bevor die Parker Solar Probe „die Sonne berührte“?

Ich bin mir nicht sicher, ob diese Frage sinnvoll ist, da die „Existenz“ der kritischen Oberfläche von Alfvén bereits durch ihre Definition impliziert wird, bei der es sich um ein von Menschen gemachtes Konstrukt handelt. Meine Antwort wird viel von Adhikari, Zank & Zhao (2019) ableiten , die einen Artikel über die Physik der Turbulenz an der kritischen Alfvén-Oberfläche (oder einfach nur der Alfvén-Oberfläche) veröffentlicht haben. Aus ihrer Arbeit definieren sie die Alfvén-Oberfläche als

Die Alfvén-Oberfläche ist der Ort, an dem der großräumige Sonnenwind beschleunigt$U$und die Alfvén-Geschwindigkeit$V_A$gleich sind und somit den subafvénischen koronalen Fluss trennen$|U|\ll|V_A|$vom super-alfvénischen Sonnenwindstrom$|U|\gg|V_A|$.

Dies ist praktisch nur ein Schock, da die Alfvén-Geschwindigkeit die "Schallgeschwindigkeit" für den Sonnenwind ist und dies die Grenze ist, an der der Sonnenwind "Überschall" wird. Natürlich mögen die Begriffe Schallgeschwindigkeit und Überschall in einer Umgebung ohne Luft oder Schall fehl am Platz erscheinen, aber Wissenschaftler haben diese Begriffe einfach aus der nahezu identischen Physik erdbasierter Schocks entlehnt (abgesehen von einigen zusätzlichen Arbeiten, die in E & M hinzugefügt werden müssen).

Also alles, was zu sagen ist, dass dieses Konzept in theoretischer Hinsicht gut etabliert ist. Die Leute haben viel Zeit damit verbracht, Sonnenmodellen und dergleichen Nuancen hinzuzufügen, aber die Existenz einer Alfvén-Oberfläche fällt natürlich aus der Mathematik und ist nicht wirklich etwas, das entdeckt werden muss (solange Sie wissen, dass Alfvén-Wellen existieren).

Was die Frage nach dem Ort betrifft, ist das so, als würde man fragen, wo sich die Heliopause, die Grenze des Sonnenwinds, befindet. Die Alfvén-Oberfläche schwankt je nach Zeit und Ort genauso stark wie die Heliopause.

Wo die Fragen wirklich ins Spiel kommen, sind die wesentlichen Details darüber, wie genau die Dinge für unsere Sonne funktionieren. Zum Beispiel versuchen Adhikari, Zank und Zhao (2019), die Frage zu beantworten, welche Rolle Turbulenzen an der Alfvén-Oberfläche spielen, und sie verweisen auf andere Arbeiten und Modelle, die diskutieren, wie Ionenzyklotronheizungen an dieser Stelle ebenfalls eine Rolle spielen könnten. Sowohl die Turbulenz als auch die Ionenzyklotronheizung sind Modelle dafür, wie die Korona erhitzt werden kann, und es ist eine offene Frage, was richtig ist (oder beides?) und wie sich diese beiden Mechanismen ausbreiten, sobald sie den Schock an der Alfven-Oberfläche getroffen haben. Es wird erwartet, dass die Parker Solar Probe durch In-situ-Messungen dazu beitragen kann, einige dieser spezifischen Fragen zu beantworten.