Jika Anda memasak di atas kompor gas, makanan akan lebih cepat panas saat mendekati api. Tetapi dalam penentangan termodinamika, itu tidak bekerja ketika Anda berbicara tentang matahari. Sementara permukaan matahari sekitar 10.000 derajat Fahrenheit, atmosfer dapat mencapai 9 juta derajat kekalahan di luarnya, disebut korona, dan para ilmuwan telah bertanya, "Ada apa dengan itu?" selama beberapa dekade.
Konten terkait
- Mengapa Matahari Begitu Tenang Begitu Lama
- Gambar Minggu Ini — Besi di Korona Matahari
Sekarang tim di École Polytechnique di Prancis berpikir mereka memiliki setidaknya sebagian dari jawabannya. Menggunakan model komputer baru, mereka berpendapat bahwa sumber utama dari panas membakar korona adalah "hutan bakau" magnet yang terletak tepat di bawah permukaan yang kita lihat, yang disebut photosphere.
"Semua orang tahu bahwa energi itu datang dari bawah, dan kami tahu itu banyak energi, " kata pemimpin studi Tahar Amari. Pertanyaannya adalah apa yang menciptakan energi itu dan bagaimana ia bergerak dari permukaan ke korona. Di situlah model baru, dijelaskan minggu ini di Nature, masuk.
Matahari sebagian besar terbuat dari plasma, gas panas yang terbuat dari atom yang memiliki elektron mereka dilucuti, menciptakan muatan. Ketika gas jenis itu berputar, ia bertindak seperti generator listrik, atau dinamo. Dalam model baru, plasma matahari menciptakan dinamo ini saat bergolak dan bergolak. Dinamo pada gilirannya menghasilkan medan magnet, yang dapat menyimpan energi. Semua ini terjadi di atas 900 mil dari matahari — sebagian kecil dari radius 432.000 mil. Dinamo tidak bertahan lama, rata-rata sekitar delapan menit, tetapi cukup bahwa kadang-kadang mereka dapat memberi makan struktur yang lebih besar.
Ketika medan magnet yang dihasilkan memelintir, berputar, dan saling bersilangan, mereka dapat melepaskan energi mereka dalam sebuah fenomena yang disebut rekoneksi. Letakkan dua atau lebih bidang di sekitar satu sama lain, dan kutub dari bidang tersebut mencoba membuat garis medan magnet baru dengan tetangga terdekat, mengatur ulang bentuk bidang dalam proses. Kelebihan energi kemudian dikeluarkan sebagai panas, gelombang elektromagnetik atau energi kinetik, dan yang pada gilirannya akan dipompa ke kromosfer, lapisan memanjang sekitar 1.200 mil dari photosphere ke daerah yang bertransisi ke dalam korona.
Menurut model tersebut, pembuangan energi memicu letusan plasma ke dalam kromosfer, yang membuat gelombang mirip dengan gelombang suara yang bergerak di udara. Ini disebut gelombang Alfven, setelah fisikawan Hannes Alfven, yang pertama kali mengusulkan keberadaan mereka pada tahun 1940-an. Energi gelombang Alfven menghilang di korona, yang kemudian menjadi cukup panas untuk mencapai jutaan derajat yang kita amati.
Sebuah model medan magnet kompleks yang tumbuh dari permukaan matahari menyoroti kemiripan dengan akar dan cabang-cabang pohon bakau. (Tahar Amari / Centre de physique théorique.CNRS-Ecole Polytechnique.FRANCE) Amari menyamakan seluruh sistem dengan hutan bakau. Di bagian bawah adalah akar, yang berkumpul untuk membentuk batang pohon. Bagian atas pohon adalah tempat energi disimpan. Dia mencatat bahwa untuk mendapatkan jenis pemanasan koronal yang kita lihat, Anda membutuhkan sekitar 4.500 Watt per meter persegi dari permukaan, dan itulah yang dihasilkan oleh modelnya.
Untuk saat ini, pekerjaan itu hanya simulasi komputer, dan belum ada cara langsung untuk mengamati apa yang terjadi, kata Amari. Namun, pengamatan tidak langsung matahari yang ada membuat modelnya masuk akal. Sebagai contoh, suhu koronal tampaknya tidak banyak berbeda dengan siklus sunspot 11 tahun. "Bintik matahari sensitif terhadap siklus — medan magnet ini tidak, " kata Amari. Bintik-bintik matahari adalah gangguan magnetik yang berakar lebih dalam di matahari, jadi jika dua fenomena tersebut tidak terkait, itu akan mendukung model penggerak relatif dangkal Amari untuk pemanasan koronal.
Faktor lain adalah penemuan tornado surya, yang menunjukkan bahwa beberapa fenomena dapat mengangkut energi dari permukaan ke kromosfer dan korona, memperkuat model. Selain itu, pengamatan permukaan matahari menunjukkan bahwa garis spektral dari beberapa elemen dibagi menjadi dua atau lebih komponen, yang terjadi jika ada medan magnet lokal yang kuat seperti yang dijelaskan oleh model.
Tahun lalu Jeff Brosius, seorang ahli fisika matahari di NASA Goddard Space Flight Center di Greenbelt, Maryland, mengusulkan bahwa suar kecil yang disebut nanoflares bertanggung jawab atas pemanasan koronal. Nanoflares disebabkan oleh medan magnet besar yang berputar melalui korona. Garis-garis medan magnet terkadang saling bersilangan, menghasilkan lembaran arus yang melepaskan energi sebagai panas.
Meskipun kedua versi berbeda dalam hal spesifik, mereka tidak selalu bertentangan. "Mekanisme nanoflares adalah pertanyaan terbuka, " kata Jim Klimchuk, seorang astrofisikawan penelitian di Goddard yang tidak terlibat dalam studi tersebut. "Ini bisa melibatkan penyambungan kembali medan magnet di korona (proses yang sama yang menciptakan letusan mini Amari di bawah permukaan matahari dan yang menyebabkan mereka menyimpan sebagian besar energi mereka di kromosfer), atau itu bisa melibatkan disipasi gelombang yang diluncurkan ke korona dari bawah. Saya yakin kedua hal itu terjadi. Ini hanya masalah proporsi. "
Menurut Klimchuk, model baru ini merupakan langkah penting dalam memahami misteri matahari yang menjengkelkan ini. "Setahu saya, [dinamo yang menghasilkan letusan di kromosfer] belum terlihat dalam simulasi lain, jadi penting untuk mengetahui rincian perilaku ini dan memverifikasi bahwa itu benar, " katanya. "Masalah pemanasan kromosfer dan koroner tidak terpecahkan, tetapi hasil ini dapat memberikan petunjuk penting tentang jalan ke depan."
CATATAN EDITOR: Artikel ini telah diperbarui untuk mengklarifikasi bahwa dinamo telah terlihat sebelumnya dalam model surya.
