Fluxos de Plasma na Coroa Solar
Analisando jatos de plasma organizados e seu impacto no vento solar.
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Índice
- Características dos Fluxos de Plasma
- O Papel da Reconexão Magnética
- Coleta e Análise de Dados
- Descobertas Estatísticas sobre as Propriedades dos Fluxos
- Insights sobre Velocidade dos Fluxos
- Intensidade de Emissão e Modulação de Densidade
- Volume e Transporte de Energia
- Implicações para a Origem do Vento Solar
- Conclusão
- Fonte original
- Ligações de referência
Na parte superior da atmosfera do sol, conhecida como a coroa, rolam uns fluxos de plasma bem interessantes. Esses fluxos, muitas vezes chamados de jatos, acontecem em áreas onde o campo magnético do sol tá aberto. Observações recentes mostraram que esses fluxos de plasma têm estruturas e padrões organizados. Este artigo vai explorar as características desses fluxos, o papel deles no Vento Solar e como estão relacionados com a Reconexão Magnética.
Características dos Fluxos de Plasma
Os fluxos de plasma têm várias características. Isso inclui suas velocidades para cima, durações e tamanhos. As pesquisas mostram que esses fluxos podem aparecer de várias formas, desde jatos pequenos que duram alguns minutos até fluxos maiores que duram mais tempo.
As velocidades médias desses fluxos costumam ser em torno de 122 km/s, parecido com a velocidade do som na coroa. Isso sugere que tem uma conexão entre os fluxos e as ondas sonoras que rolam pelo plasma. Os fluxos costumam acontecer em rajadas, com intervalos típicos entre elas variando de 10 a 30 minutos.
O tamanho médio desses fluxos é de cerca de 3 a 4 megametros, que é várias vezes maior que a Terra. Curiosamente, alguns episódios maiores podem ter larguras ainda maiores e durar bem mais. Os fluxos também parecem criar estruturas que lembram padrões finos, parecidos com filamentos.
O Papel da Reconexão Magnética
Uma das principais teorias sobre a causa desses fluxos está ligada a um processo chamado reconexão magnética. Esse processo rola quando as linhas de campo magnético se rearranjam e soltam energia, acelerando o plasma. Quando isso rola na coroa, pode gerar vários tipos de jatos.
Esses jatos pequenos podem contribuir bastante para o vento solar, que é um fluxo de partículas carregadas que saem da atmosfera do sol. O vento solar é essencial para o clima espacial e afeta satélites, astronautas e até a atmosfera da Terra.
Os fluxos observados na coroa podem agir como blocos de construção para o vento solar em maior escala. Eles podem fornecer o plasma, o impulso e a energia necessários para melhorar a estrutura e a dinâmica do vento solar.
Coleta e Análise de Dados
Para estudar esses fluxos de plasma, os pesquisadores analisaram imagens de alta resolução da coroa solar feitas pela Atmospheric Imaging Assembly em uma espaçonave chamada Solar Dynamics Observatory. As imagens ajudaram os cientistas a coletar dados durante um período contínuo de seis horas, capturando mais de 2300 episódios individuais de fluxo.
As imagens mostraram várias características dos fluxos, incluindo velocidade, tamanho e duração. Técnicas especiais foram aplicadas para melhorar a análise desses fluxos, permitindo que os cientistas identificassem padrões e comportamentos nos dados.
Os dados coletados revelaram que esses fluxos de plasma mostram uma conexão com as estruturas magnéticas na coroa. Isso destaca a importância da interação entre o movimento do plasma e as forças magnéticas em jogo.
Descobertas Estatísticas sobre as Propriedades dos Fluxos
Uma análise estatística cuidadosa dos fluxos identificados trouxe insights valiosos sobre os parâmetros físicos e geométricos dos fluxos. A análise mostrou que os fluxos apresentam um comportamento em múltiplas escalas, ou seja, não são uniformes, mas existem em várias tamanhos e durações.
A distribuição estatística desses fluxos indica que, enquanto jatos menores acontecem com mais frequência, eventos maiores também podem causar impactos significativos. Por exemplo, os tamanhos estimados dos fluxos podem variar quase em dois ordens de magnitude.
Insights sobre Velocidade dos Fluxos
A distribuição das velocidades entre os fluxos é relativamente apertada, sugerindo que a maioria dos fluxos compartilha uma faixa de velocidade comum. No entanto, algumas variações existem, indicando talvez a presença de diferentes populações de fluxos. Os fluxos com velocidades mais baixas podem representar tipos distintos de movimento de plasma.
Intensidade de Emissão e Modulação de Densidade
As emissões desses fluxos de plasma são relativamente fracas comparadas à intensidade de fundo da coroa. Essa emissão fraca pode indicar uma modulação de densidade, onde os fluxos mudam temporariamente a densidade do plasma ao redor.
A relação entre a intensidade dos fluxos e sua densidade é crucial para entender como esses jatos interagem com o plasma circundante. Estudos futuros podem focar em medir essa interação para entender a verdadeira influência dos fluxos no ambiente da coroa solar.
Volume e Transporte de Energia
A quantidade de plasma transportada por esses fluxos varia bastante, com alguns fluxos levando volumes significativos de plasma, enquanto outros levam bem menos. Os intervalos mais amplos de volumes de plasma sugerem que os jatos podem ter impactos variados na dinâmica geral do plasma na coroa.
Ao avaliar a energia cinética associada a esses fluxos, os pesquisadores descobriram que fluxos maiores costumam levar mais energia. Esse resultado se alinha à observação de que eventos maiores podem ter um papel mais proeminente na influência da coroa e do vento solar.
Implicações para a Origem do Vento Solar
As descobertas sobre as características e comportamentos dos fluxos de plasma fornecem insights sobre a dinâmica do vento solar. Sugere que os jatos em pequena escala observados na coroa podem contribuir bastante para a massa e a energia do vento solar.
A natureza única e auto-similar desses fluxos dá suporte à ideia de que eles surgem de eventos localizados de reconexão magnética na coroa. Se a taxa de ocorrência desses jatos for alta o suficiente, eles poderiam coletivamente explicar as propriedades do vento solar observadas.
Conclusão
Em resumo, os fluxos de plasma estruturados na coroa solar mostraram ser complexos e dinâmicos. As explosões organizadas, as conexões com a reconexão magnética e as implicações para o vento solar ilustram os processos intricados que acontecem na atmosfera do nosso sol. Mais pesquisas são necessárias para aprofundar nosso entendimento sobre esses fluxos, incluindo como eles influenciam o ambiente solar mais amplo e contribuem para fenômenos de clima espacial.
Título: Self-Similar Outflows at the Source of the Fast Solar Wind: A Smoking Gun of Multiscale Impulsive Reconnection?
Resumo: We present results of a quantitative analysis of structured plasma outflows above a polar coronal hole observed by the Atmospheric Imaging Assembly onboard the Solar Dynamics Observatory spacecraft. In a 6-hour interval of continuous high-cadence SDO/AIA images, we identified more than 2300 episodes of small-scale plasma flows in the polar corona. The mean upward flow speed measured by the surfing transform technique (Uritsky et al., 2013) is estimated to be 122 $\pm$ 34 \kms, which is comparable to the local sound speed. The typical recurrence period of the flow episodes is 10 to 30 minutes, and the mean duration and transverse size of each episode are about 3-5 min and 3-4 Mm, respectively. The largest identifiable episodes last for tens of minutes and reach widths up to $40$ Mm. For the first time, we demonstrate that the polar coronal-hole outflows obey a family of power-law probability distributions characteristic of impulsive interchange magnetic reconnection. Turbulent photospheric driving may play a crucial role in releasing magnetically confined plasma onto open field. The estimated occurrence rate of the detected self-similar coronal outflows is sufficient for them to make a dominant contribution to the fast-wind mass and energy fluxes and to account for the wind's small-scale structure.
Autores: Vadim M. Uritsky, Judith T. Karpen, Nour E. Raouafi, Pankaj Kumar, C. Richard DeVore, Craig E. Deforest
Última atualização: 2023-09-12 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2309.06407
Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2309.06407
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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