Tại sao khí quyển Mặt Trời nóng gấp 200 lần bề mặt

Rất ít nơi trong hệ mặt trời nóng hơn bề mặt của ngôi sao trung tâm. Nhưng các sợi plasma xoắn rất mỏng ở lớp ngoài cùng của khí quyển Mặt trời, được gọi là nhật hoa, nóng hơn nhiều so với bề mặt, nhà nghiên cứu khoa học vũ trụ Jia Huang thuộc Đại học California, Berkeley cho biết. Bề mặt Mặt trời có nhiệt độ hơn 5.500 độ C, trong khi vành nhật hoa có thể nóng tới 1,1 triệu độ C. Sự khác biệt này được gọi là vấn đề nhiệt coronal và các nhà thiên văn học đã tìm cách giải thích nó. giải quyết nó từ giữa thế kỷ 19, theo Khoa học Phổ Thông.

Theo Huang, giải quyết vấn đề này có thể giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về Mặt trời. Vật lý năng lượng mặt trời rất quan trọng đối với dự đoán thời tiết không gian để bảo vệ nhân loại. Ngoài ra, Mặt trời là ngôi sao duy nhất mà con người có thể gửi tàu thăm dò tới, từ đó hiểu thêm về các ngôi sao khác trong vũ trụ.

Trong nhật thực toàn phần năm 1869, khi Mặt trời, Mặt trăng và Trái đất thẳng hàng, các nhà khoa học có thể quan sát thấy một vành nhật hoa mờ. Các quan sát của họ cho thấy một đặc điểm trong vành nhật hoa, được cho là bằng chứng về sự tồn tại của nguyên tố mới coronium. Một lý thuyết mới về cơ học lượng tử hơn 60 năm sau tiết lộ rằng “nguyên tố mới” thực sự là sắt được nung nóng đến nhiệt độ cao hơn bề mặt của Mặt trời.

Cách giải thích mới về phép đo năm 1869 này là bằng chứng đầu tiên về nhiệt độ cực cao của nhật hoa, thúc đẩy hàng thập kỷ nghiên cứu để hiểu tại sao plasma lại nóng như vậy hoặc năng lượng trong nhật hoa. Ở đâu? “Chúng tôi biết chắc chắn rằng vấn đề vẫn chưa được giải quyết, mặc dù chúng tôi có nhiều giả thuyết và toàn bộ cộng đồng thiên văn học đang tích cực cố gắng giải thích nó,” Huang nói. Hiện tại, có hai lý thuyết chính về cách năng lượng từ Mặt trời làm nóng vành nhật hoa: chuyển động sóng và hiện tượng bùng nổ được gọi là ánh sáng chói nano.

Bề mặt Mặt trời sôi sục như một nồi nước sôi. Do plasma đối lưu nên tạo ra từ trường cực mạnh. Từ trường này có thể dịch chuyển và dao động trong một dạng sóng đặc biệt gọi là sóng Alfvén, đẩy các proton và electron về phía bề mặt Mặt trời. Các nhà thiên văn học cho rằng các hạt tích điện do sóng Alfvén khuấy động có thể truyền năng lượng vào nhật hoa, làm nóng nó đến nhiệt độ không thể tin được.

Một lời giải thích khác là khi plasma của Mặt trời co lại và luân chuyển trong bầu khí quyển phía trên, nó xoắn các đường sức từ thành một nút rối. Cuối cùng, các đường sức từ không còn chịu được áp suất nữa. Khi bị xoắn quá mức, các đường sức từ bật lại trong một sự kiện bùng nổ gọi là tái liên kết từ, khiến các hạt tích điện bay xung quanh và làm chúng nóng lên. Ngọn lửa nano này gửi năng lượng vào vành nhật hoa. Các nhà thiên văn học đã quan sát một số ví dụ về ánh sáng nano bằng kính thiên văn và vệ tinh hiện đại.

Các nhà nghiên cứu vẫn chưa biết tần suất xảy ra sóng Alfvén hoặc pháo sáng nano. Tàu thăm dò Parker được phóng vào năm 2018 sẽ bay gần Mặt trời nhất từ ​​trước đến nay. Giờ đây, con tàu đang bay qua một số khu vực bên ngoài vành nhật hoa, cung cấp cái nhìn cận cảnh đầu tiên về chuyển động của các hạt có thể chịu trách nhiệm đằng sau nhiệt độ cực cao của lớp này.

An Khang (Dựa theo Popsci)