Wissen wir nicht, wie das Magnetfeld der Sonne entsteht? [geschlossen]

So erklärt Wikipedia stellare Magnetfelder:

Stellare Magnetfelder werden gemäß der Solardynamo-Theorie innerhalb der Konvektionszone des Sterns verursacht. Die konvektive Zirkulation des leitenden Plasmas funktioniert wie ein Dynamo. Diese Aktivität zerstört das ursprüngliche Magnetfeld des Sterns und erzeugt dann ein dipolares Magnetfeld. Während der Stern einer differentiellen Rotation unterzogen wird, die sich für verschiedene Breitengrade mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten dreht, wird der Magnetismus zu einem toroidalen Feld aus „Flusssträngen“ gewickelt, die sich um den Stern wickeln. Quelle

Das besagt also im Grunde, dass das Magnetfeld der Sonne durch Wärmekonvektion angetrieben wird , die Ströme geladener Teilchen erzeugt, die das Magnetfeld der Sonne durch Magnetohydrodynamik erzeugen . Die magnetische Polarität der Sonne verschiebt sich alle 11 Jahre, da angenommen wird, dass sich Flussstränge um die Sonne wickeln .

Aber wirklich wissen wir nicht, wie der Solardynamo funktioniert, wie Wikipedia sagt:

Der genaue Mechanismus des Sonnendynamos ist nicht bekannt und Gegenstand aktueller Forschung. Quelle

Es wird nicht besser, wenn wir uns die Beobachtungen anschauen. Wir erwarteten eine massive Wärmekonvektion im Inneren der Sonne, angetrieben durch den Temperaturunterschied zwischen dem fusionsbetriebenen 16 Millionen Grad heißen Kern und dem enormen Temperaturunterschied zur 5800 Kelvin heißen Photosphäre . Aber dann kam die Wissenschaft der Helioseismologie und schaffte es, solare seismische Wellen zu interpretieren und das Sonneninnere zu kartieren, und fand überhaupt keine durch Sonnenwärme angetriebene Konvektion im Inneren der Sonne.

Das erste, was die Helioseismologie bemerkte, war, dass der größte Teil des Sonneninneren als eine feste Kugel unterhalb der Tachocline rotiert , ohne dass es zu einer beobachtbaren Wärmekonvektion kommt. Also mussten sie das Sonnenmodell aktualisieren und die Konvektionszone außerhalb der "festen" Sphäre platzieren:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Aber in letzter Zeit sind die Messungen so gut geworden, dass wir sogar die Strömungen in der Konvektionszone kartieren können, und wir haben ein ziemlich ruhiges "Wettermuster", ein zweizelliges Wettermuster, gefunden . Und dieses Wettermuster wird nicht durch Wärmekonvektion angetrieben, und es wird eher angenommen, dass Wärmekonvektion das Wettermuster verlangsamt:

Die meridionale Zirkulation der Sonne wird höchstwahrscheinlich mechanisch angetrieben und thermisch gebremst, ungefähr entgegengesetzt zum Antriebsmechanismus der Hadley-Zelle in der Quelle der Erdatmosphäre

Es scheint, als wüssten wir nicht im Detail, wie die Solardynamo-Theorie funktioniert, und die Solardynamo-Theorie scheint sogar im Widerspruch zu den Beobachtungen zu stehen. Können wir dann behaupten, wir wüssten, wie das Magnetfeld unserer Sonne entsteht?

Das Magnetfeld der Sonne ändert alle 11 Jahre die magnetische Polarität. Die aktuelle Erklärung dafür, wie dies geschehen könnte, ist, dass magnetische Flusslinien zu magnetischen Flussseilen werden, die sich aufgrund von Rotationsunterschieden um die Sonne winden, da sich die Photosphäre schneller um den Äquator dreht als um die Pole . Dadurch wird das vorhandene Magnetfeld irgendwie verringert, und es wird angenommen, dass das Falten oder Brechen des Flussseils die magnetische Polarität der Sonne umkehrt. Die Details dieser Theorie sind weder gut verstanden noch Gegenstand aktueller Forschung.

Es scheint, als ob die Sternmagnettheorie in Schwierigkeiten steckt, aber es scheint keine gute Alternative zur Forschung zu geben. Wenn es nur so einfach wäre wie das Erdmagnetfeld. Die Erde hat einen festen inneren Eisen-/Nickelkern, der ein permanentes Magnetfeld halten kann, und unser Planetenkern hat in der geologischen Geschichte viele Male die magnetische Polarität geändert . Bei der Sonne ist das unmöglich, da der Kern laut unserem Sonnenmodell ein 15 Millionen Grad heißer Plasma-Fusionsofen ist und die Beobachtungen von solaren Neutrinosbestätigt, dass die Sonne fusionsbetrieben ist. Wir könnten Dinge wie die Verlagerung der gesamten Sonnenfusion auf die Millionen Grad heiße Sonnenkorona versuchen, aber das wäre eine Verletzung des aktuellen Sonnenmodells. Die Sonnenkorona hat in ihren Hotspots eine Menge magnetischer Wiederverbindung, magnetische Wiederverbindung hat viele Fusionsexperimente auf der Erde verdorben, aber jetzt scheint es, als würden sie anfangen, magnetische Wiederverbindung zu verwenden, um Fusion zu erzeugen:

In Fusionsanlagen kann die Wiederverbindung dazu beitragen, das Plasma zu starten und einzudämmen, das die Fusionsreaktionen antreibt. Quelle

Aber so ein Vorschlag ist doch nur auf den Kopf gestellt, oder?

Diese (sehr gut ausgearbeitete) Frage grenzt definitiv an „zu weit gefasst“. Aber es hört sich so an, als wollten Sie wissen: "Wie ist der aktuelle Stand der Solardynamo-Theorie?" Weil es hier zahlreiche, wirklich gute Fragen gibt; Es könnte gut sein, dies in mehrere aufzuteilen Questions.
+1 schöne Frage(n) ...... aber Sie könnten sicher in 5/6 aufteilen und vielleicht die aktuellen Fragen am Ende dieses Beitrags zusammenfassen.
Kleine Felder (dh in der Nähe von aktiven Regionen und Sonnenflecken), ja. Große Felder, nicht wirklich...
@honeste_vivere Danke! Wir wissen vielleicht, wie Sonnenfleckenfelder entstehen, aber wir kennen auch nicht alle Details. Sonnenflecken erinnern mich irgendwie an große Gewitterwolken, Gewitterwolken haben auch Konvektion und können mit Magnetfeldern spielen. Der Fermi-Satellit wurde mit einer Flusslinie aus einer Gewitterwolke mitten in Afrika verbunden und erhielt Positronen . Ich habe einige Papiere darüber geschrieben, und die Theorie der ultraschnellen Elektronen, die die Positronen erzeugen, kann das Ausmaß der Beobachtungen nicht erklären. Fusion erzeugt oft Antimaterie und war ihre erste vorgeschlagene Lösung.
@honeste_vivere Das Mysterium der Kernreaktion großer Gewitterwolken, einige interessante Beobachtungen, Neutronenemissionen , Antimateriewolken , erhöhtes Deuterium im Hagel von Gewittern, Gammastrahlen. Ich habe eine verwandte Frage gefunden. Und das ist nur die ruhige Erde, nicht die riesige, energiegeladene Sonne.
@honeste_vivere Ich habe noch etwas nachgesehen, terrestrische Gammastrahlenblitze sind über Gewitterwolken und solare Gammastrahleneruptionen sind über Sonnenflecken. Sowohl TGFs als auch Flares setzen Antimaterie und Neutronen frei . Es scheint also eine übereinstimmende Korrelation zu sein, uns fehlen nur einige Sonnenfleckenblitze ... Blitze auf Planeten können durch Radiowellenemission beobachtet werden ... Sonnenflecken haben starke Radiowellenemission
Die Korrelation könnte sogar noch größer sein. "Laut dem Relativistic Runaway Electron Avalanche (RREA)-Modell ist eine Population von Saatelektronen aus ausgedehnten Luftschauern kosmischer Strahlung (CREAS) erforderlich, um eine Blitzentladung auszulösen." Es besteht die Möglichkeit, dass der beobachtete ausgedehnte Partikelschauer unter Gewitterwolken nicht durch kosmische Strahlung erzeugt wird, sondern durch magnetische Wiederverbindung, wodurch Jets entstehen, wie über Sonnenflecken zu sehen ist ( youtube.com/watch?v=MNsSQjSzLv0 ) . Eine magnetische Wiederverbindung könnte dann einen Blitz auslösen.
@honeste_vivere Ich habe einige Probleme beim Verfassen von Fragen, da ich mich so leicht von meiner Aufregung mitreißen lasse und am Ende oft vom Thema abkomme. Wenn Sie diese bemerkenswerte Korrelation zwischen Sonnenflecken und Gewitterwolken interessant finden, würde ich mich sehr freuen, wenn Sie sie oder Teile davon als Frage posten könnten :-)
@EnosOye - Die bei Sonneneruptionen erzeugten Gammastrahlen resultieren höchstwahrscheinlich aus Bremsstrahlung und Spallation. TGFs beobachten Positronen nicht direkt, sie beobachten Photonen von ~0,5 MeV, die denen entsprechen, die während der Paarvernichtung freigesetzt werden. Ich bin skeptisch gegenüber der Fusionsantwort, wahrscheinlicher, dass Paare erzeugt werden (vielleicht durch große elektrische Felder?) Und sich dann vernichten. Vielleicht könnte eine sehr kleine Anzahl von Atomen fusionieren, aber ich bezweifle, dass dies ausreichen würde, um TGFs zu erklären.
@honeste_vivere Fusion oder nicht, es scheint immer noch viele Korrelationen in den Beobachtungen zwischen Sonnenflecken und Gewitterwolkensystemen zu geben. Fermi fungierte als Positronenempfänger von einem TGF und emittierte 511 keV-Gammastrahlen und dokumentierte ihren Rückprall, was ein guter Beweis zu sein scheint. Ich bin nicht zu dem Schluss gekommen, ob es eine Fusion gibt oder nicht, aber es scheint eine gute Möglichkeit zu sein, und es gibt Artikel darüber ( astro.umd.edu/~share/publications/kozlovsky_04.pdf ), ( adsabs.harvard.edu/ voll/1974ApJ...193..729R ). Zumindest scheint es guten Fusionsbrennstoff zu geben.
Das Problem bei der Beobachtung von Fusionen besteht darin, dass wir normalerweise keine vollständig ionisierten Teilchen sehen können. Die Van-Allen-Gürtel waren nicht bekannt, bis unsere Raumfahrzeuge von ihnen getroffen wurden, die Themis-Satelliten fanden heraus, dass die magnetische Wiederverbindung im Plasmaschweif der Erde hundertmal energiereicher war als erwartet, mit hohen Plasmakonzentrationen, Plasmoiden und gegenläufigen Strömen/Partikelstrahlen, wovon Fusionswissenschaftler nur träumen.
@EnosOye - Achten Sie darauf, nicht zu viel in die Pressemitteilungen für Wissenschaftsgeschichten zu lesen. Nachdem mehrere meiner Artikel in Pressemitteilungen umgewandelt wurden, kann ich Ihnen sagen, dass die Pressemitteilungen oft Dinge in übertriebener und/oder irreführender Weise formulieren, um mehr Klicks zu erhalten. Es gibt auch einen unglücklichen Trend, Ergebnisse zu dramatisieren, um die Zitationen zu steigern. Nebenbei bemerkt, ich arbeite in Weltraumplasmen und wir lösen routinemäßig die gesamte 3D-Geschwindigkeitsverteilung ionisierter Teilchen auf.
@honeste_vivere Einige Pressemitteilungen mögen übertrieben sein, um Aufmerksamkeit zu erregen, manchmal scheint es, als könnten sie verwendet werden, um tatsächlich zu vermitteln, was die Wissenschaftler glauben und wovon sie begeistert sind. Papiere können genau und hilfreich sein, sind aber oft trocken und zeitaufwändig. Akzeptierte Theorie kann auch zur „Wahrheit“ werden, was es oft schwieriger macht, alternative Theorien durchzubringen. Ich sprach mit einem Typen, der Artikel über eine Merkursonde veröffentlichte, die eine massive Neutronenwelle beobachtete, die von einer Sonneneruption kam, und er war erstaunt über die Menge an Wissenschaftlern, die versuchten, die Beobachtungen zu diskreditieren.
@honeste_vivere Es scheint eine Debatte zu geben, ob es Fusions- oder photonukleare Reaktionen sind, die sowohl die beobachteten Neutronen als auch die Positronen erzeugen, die sowohl mit Fackeln als auch mit TGFs zusammenhängen. Ich kenne das Endergebnis dieser Debatte nicht, aber ich weiß, dass die Beobachtungen von Sonnenfleckensystemen und Gewitterwolkensystemen bemerkenswerte Ähnlichkeiten aufweisen, und diese Korrelation könnte zu einer Erklärung beider Phänomene führen. Ich werde versuchen, eine Frage zu formulieren.
Es gibt viele problematische Aussagen in dieser "Frage", die allein Ihre Interpretation zu sein scheinen. Zum Beispiel: "Aber dann kam die Wissenschaft der Helioseismologie und schaffte es, solare seismische Wellen zu interpretieren und das Sonneninnere zu kartieren, und fand überhaupt keine durch Sonnenwärme angetriebene Konvektion im Inneren der Sonne." ist einfach falsch.
Gibt es tatsächlich ein "gutes" Modell des elektromagnetischen Sun-Motors?

Antworten (1)

Nun, die Sonne erhält ihr Magnetfeld von sich bewegenden geladenen Teilchen. Es kann jedoch lange Zeit nicht auf der Erde repliziert werden. Es erfordert viel Energie. Die Sonne erhält ihre gesamte Energie durch Fusionsreaktionen. Auch das Magnetfeld der Erde kommt nicht von einer festen Schicht aus Nickel und Eisen. Dafür ist der äußere Erdkern zu heiß. Stattdessen wirbelt der äußere Kern aus flüssigem Eisen und winzige Temperaturänderungen im äußeren Kern der Erde erzeugen einen außer Kontrolle geratenen Effekt, der dazu führt, dass die Erde ihr Magnetfeld erhält. Die Sonne erhält ihr Magnetfeld von geladenen Teilchen (Protonen und Elektronen).

https://www.space.com/22393-sun-magnetic-field-explained-infographic.html