Išsiaiškinome, kad Saulės heliosferos plazmą sudarančios dalelės, sklisdamos tolyn vėsta. Problema ta, jog jų temperatūra krinta kur kas lėčiau, nei nurodo prognozių modelių duomenys, informuoja sciencealert.com.
„Žmonės tyrinėja Saulės vėją nuo pat jo atradimo 1959 m., bet ši plazma turi labai daug svarbių ypatybių, kurios iki šiol nėra gerai suprantamos, – sakė fizikas Stasas Boldyrevas, dirbantis Viskonsino-Madisono universitete. – Iš pradžių mokslininkai manė, kad, toldamas nuo Saulės, Saulės vėjas turi atvėsti labai sparčiai, tačiau palydovais atliktų matavimų rezultatai rodo, jog Žemę pasiekiančio Saulės vėjo temperatūra yra dešimt kartų aukštesnė, nei prognozuojama.“
Tyrėjų komanda naudojo laboratorinę įrangą judančiai plazmai analizuoti ir dabar tvirtina, kad atsakymas į šį galvosūkį slypi iš Saulės gravitacijos negalinčių ištrūkti elektronų jūroje. Ilgą laiką buvo manoma, kad plazmos plėtimosi procesas yra pavaldus adiabatiniams dėsniams, t. y. jo metu nevyksta šilumos mainai. Vadovaujantis šia teorija, skaičiavimai nėra sudėtingi, bet daroma prielaida, kad dalelių srauto šiluminė energija niekada nesumažėja ir nepadidėja.
Deja, elektronų kelionė nėra tokia paprasta, nes jie yra mėtomi ir vėtomi itin galingų magnetinių laukų, nelyginant amerikietiški kalneliai iš pragaro. Esant tokiam chaosui, atsiranda daug galimybių šiluminei energijai kisti.
Negana to, dėl savo mažytės masės elektronai iš Saulės atmosferos išsiveržia daug sparčiau už sunkesnius jonus ir paskui save palieka teigiamą krūvį turinčių dalelių debesį.
Galiausiai priešingą krūvį turinčių dalelių trauka įveikia skriejančių elektronų inercijos jėgą ir grąžina juos prie „starto linijos“, kur magnetiniai laukai vėl iškraipo jų judėjimo trajektoriją.
„Tokie sugrįžtantys elektronai yra atspindimi, kad sklistų tolyn nuo Saulės, bet negali ištrūkti dėl Saulės traukos, – aiškino S. Boldyrevas. – Taigi, jie yra pasmerkti lakstyti pirmyn atgal. Taip susidaro daug vadinamųjų įkalintųjų elektronų.“
S. Boldyrevas su komandos nariais panašų elektronų žaismą aptiko ir savo laboratorijoje, įrenginyje, kuris dažnai naudojamas plazmai tyrinėti, – veidrodiniame aparate.
Nepaisant pavadinimo, veidrodiniuose aparatuose jokių veidrodžių nėra, na, bent jau ne mums įprastų. Šie tiesinės sintezės aparatai, dar vadinami magnetiniais veidrodžiais arba magnetinėmis gaudyklėmis, primena ilgus vamzdelius su savotišku kakleliu abiejuose galuose.
Per tokį vamzdelį paleidus plazmos srautą, galuose jis pakeičia magnetinį lauką taip, kad sraute esančios dalelės atspindimos atgal į prietaisą.
„Bet kai kurios dalelės gali ištrūkti. Kai joms pavyksta tai padaryti, jos skrieja palei besiplečiančio magnetinio lauko linijas už magnetinės gaudyklės ribų, – nurodė S. Boldyrevas. – Kadangi fizikai nori šią plazmą išlaikyti labai karštą, jiems aktualu išsiaiškinti, kaip mažėja iš veidrodinio aparato ištrūkusių elektronų temperatūra.“
S. Boldyrevui ir jo komandai šie ištrūkstantys elektronai gali padėti geriau suprasti, kas vyksta Saulės vėjyje. Fizikas su kolegomis pateikė hipotezę, kad įkalintų pirmyn atgal lakstančių elektronų kiekis vaidina svarbų vaidmenį elektronų šilumos energijos pasiskirstymo procese ir gali pakeisti nuspėjamą įprastą dalelių greitį bei temperatūrą.
„Pasirodo, kad mūsų gauti rezultatai puikiai sutampa su Saulės vėjo temperatūros profilio informacija ir gali paaiškinti, kodėl didėjant atstumui elektronų temperatūra mažėja taip lėtai“, – teigė S. Boldyrevas.
Tokia gera veidrodinio aparato rodmenų ir Saulės vėjo analizės duomenų sutaptis rodo, kad galbūt tokiu būdu verta tyrinėti ir kitus Saulės reiškinius.
Studijos rezultatai buvo išspausdinti žurnale PNAS.