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    I fisici descrivono il campo elettrico del sole

    I fisici dell'Università dell'Iowa hanno acquisito nuove conoscenze sul campo elettrico del sole. I ricercatori hanno misurato gli elettroni in streaming dal sole, un costituente principale del vento solare, per determinare il confine di energia tra gli elettroni che sfuggono alle grinfie del sole e quelli che non lo fanno. Credito:laboratorio Jasper Halekas, Università dell'Iowa

    Mentre la Parker Solar Probe si avvicina al sole, stiamo imparando cose nuove sulla nostra stella di casa.

    In un nuovo studio, i fisici guidati dall'Università dell'Iowa riportano le prime misurazioni definitive del campo elettrico del sole, e come il campo elettrico interagisce con il vento solare, la corrente veloce di particelle cariche che possono influenzare le attività sulla Terra, dai satelliti alle telecomunicazioni.

    I fisici calcolarono la distribuzione degli elettroni all'interno del campo elettrico del sole, un'impresa resa possibile dal fatto che la sonda solare Parker ha lanciato entro 0,1 unità astronomiche (AU), o solo 9 milioni di miglia, dal sole, più vicino di quanto si sia avvicinato qualsiasi veicolo spaziale. Dalla distribuzione degli elettroni, i fisici sono stati in grado di discernere le dimensioni, ampiezza, e la portata del campo elettrico del sole più chiaramente di quanto fosse stato fatto prima.

    "Il punto chiave che vorrei sottolineare è che non puoi fare queste misurazioni lontano dal sole. Puoi farle solo quando ti avvicini, "dice Jasper Halekas, professore associato presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia dell'Iowa e autore corrispondente dello studio. "È come cercare di capire una cascata guardando il fiume un miglio a valle. Le misurazioni che abbiamo fatto a 0,1 AU, siamo in realtà nella cascata. Il vento solare sta ancora accelerando in quel punto. È davvero un ambiente fantastico in cui trovarsi".

    Il campo elettrico del sole nasce dall'interazione di protoni ed elettroni generati quando gli atomi di idrogeno vengono fatti a pezzi nell'intenso calore generato dalla fusione nelle profondità del sole. In questo ambiente, elettroni, con masse 1, 800 volte inferiore a quello dei protoni, sono soffiati verso l'esterno, meno vincolati dalla gravità rispetto ai loro fratelli protoni più pesanti. Ma i protoni, con la loro carica positiva, esercitare un certo controllo, frenando alcuni elettroni a causa delle familiari forze di attrazione di particelle di carica opposta.

    "Gli elettroni stanno cercando di scappare, ma i protoni stanno cercando di tirarli indietro. E questo è il campo elettrico, "dice Halekas, un co-investigatore per gli elettroni del vento solare, Alfa, e Protons a bordo della Parker Solar Probe, la missione guidata dalla NASA lanciata nell'agosto 2018. "Se non ci fosse il campo elettrico, tutti gli elettroni scapperebbero via e sparirebbero. Ma il campo elettrico tiene tutto insieme come un flusso omogeneo".

    Ora, immagina il campo elettrico del sole come un'immensa ciotola e gli elettroni come biglie che si arrotolano sui lati a velocità diverse. Alcuni degli elettroni, o marmi in questa metafora, sono abbastanza veloci da attraversare il bordo della ciotola, mentre altri non accelerano abbastanza e alla fine tornano indietro verso la base della ciotola.

    "Misuriamo quelli che tornano e non quelli che non tornano, " Dice Halekas. "C'è fondamentalmente un confine di energia lì tra quelli che sfuggono alla ciotola e quelli che non lo fanno, che può essere misurato. Dal momento che siamo abbastanza vicini al sole, possiamo effettuare misurazioni accurate della distribuzione degli elettroni prima che si verifichino collisioni più lontane che distorcono il confine e oscurano l'impronta del campo elettrico".

    Da quelle misurazioni i fisici possono imparare di più sul vento solare, il getto di plasma del sole da un milione di miglia all'ora che investe la Terra e altri pianeti del sistema solare. Quello che hanno scoperto è che il campo elettrico del sole esercita una certa influenza sul vento solare, ma meno di quanto si pensasse.

    "Ora possiamo dare un numero su quanta accelerazione è fornita dal campo elettrico del sole, " Halekas dice. "Sembra che sia una piccola parte del totale. Non è la cosa principale che dà il calcio al vento solare. Ciò indica quindi altri meccanismi che potrebbero dare al vento solare la maggior parte del suo calcio".

    La carta, "Il deficit di elettroni verso il sole:un segno rivelatore del potenziale elettrico del sole, " è stato pubblicato online il 14 luglio in Il Giornale Astrofisico .


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