Novas Descobertas sobre a Coroa do Sol Quieto
Estudos recentes mostram o papel dos campos magnéticos de pequena escala na coroa do Sol.
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Índice
- Observações do Sol Tranquilo
- Estrutura da Coroa
- O Papel dos Campos Magnéticos em Pequena Escala
- Dinâmica Coronal
- Técnicas de Observação
- A Conexão Entre Estruturas Fotossféricas e Coronais
- Implicações para Modelos de Aquecimento Coronal
- Direções Futuras de Pesquisa
- Conclusão
- Fonte original
- Ligações de referência
A coroa, que é a atmosfera externa do Sol, é uma área bem interessante que os cientistas estão doidos pra estudar. Essa região é melhor vista do espaço com instrumentos especiais que capturam imagens em comprimentos de onda específicos da luz. A coroa é influenciada por campos magnéticos que estão sempre mudando. Enquanto o Sol ativo tá cheio de grandes eventos como manchas solares e erupções, o Sol tranquilo se comporta de um jeito diferente, mostrando características menores, incluindo laços de plasma e buracos coronais.
A coroa do Sol tranquilo é uma característica persistente e pode ser observada ao longo do ciclo de atividade solar. Ela tem temperaturas diferentes dependendo da atividade solar e apresenta longos laços de plasma que seguem as linhas de Campo Magnético. Os campos magnéticos na superfície do Sol tranquilo normalmente estão em escalas menores que 100 quilômetros, escondidos nas correntes turbulentas das camadas superiores do Sol. Acredita-se que esses campos magnéticos em pequena escala sejam cruciais para moldar a coroa e influenciar sua dinâmica.
Apesar de muita pesquisa, as maneiras específicas pelas quais esses campos magnéticos em pequena escala impactam a coroa do Sol tranquilo ainda não estão claras. Esse trabalho busca esclarecer a relação entre os campos magnéticos fotossféricos e as estruturas coronais.
Observações do Sol Tranquilo
Pra entender melhor a coroa do Sol tranquilo, os cientistas realizaram observações de alta resolução usando instrumentos avançados na sonda Solar Orbiter. Essas observações forneceram uma visão detalhada dos campos magnéticos fotossféricos e das estruturas coronais acima deles. Os cientistas notaram que os laços coronais frequentemente se conectam a áreas na superfície do Sol onde há campos magnéticos fracos e de polaridade mista. Esses campos mudam rapidamente e podem causar distúrbios na coroa.
As observações revelam a presença de regiões Dinâmicas na paisagem magnética que sustentam a coroa observada. Os cientistas descobriram que manchas magnéticas mais fracas, caracterizadas por polaridades magnéticas mistas, são essenciais para moldar a estrutura e o comportamento da coroa.
Estrutura da Coroa
A coroa parece com estruturas brilhantes em forma de arco, que são indicativas das configurações dos campos magnéticos. Esses laços de plasma conectam várias regiões magnéticas, ilustrando como as forças magnéticas moldam as camadas externas do Sol. A coroa do Sol tranquilo contém uma grande variedade de comprimentos de laços, de dezenas de milhões de metros a mais de cem milhões de metros.
Embora a dinâmica geral da coroa seja entendida como controlada por campos magnéticos, o mecanismo específico que faz a coroa aquecer a temperaturas acima de um milhão de Kelvin ainda é um tema de debate significativo.
Os campos magnéticos que influenciam a coroa do Sol tranquilo estão principalmente nas faixas intergranulares, que são regiões entre características maiores na superfície do Sol conhecidas como grânulos. Esses campos magnéticos são especialmente prevalentes em áreas do Sol tranquilo, contendo muito mais fluxo magnético do que em regiões ativas.
O Papel dos Campos Magnéticos em Pequena Escala
Observações recentes mostram que campos magnéticos em pequena escala contribuem significativamente para a dinâmica da coroa. As manchas magnéticas mais fracas costumam estar perto de laços coronais brilhantes e podem impactar a temperatura e densidade da coroa. As observações indicam que esses campos podem evoluir rapidamente, mudando às vezes em menos de cinco minutos.
Ao estudar o fluxo magnético capturado durante as observações, os cientistas conseguiram classificar pixels com base na força dos campos magnéticos presentes. Áreas de campos magnéticos mais fortes, marcadas de forma distinta, foram encontradas conectadas às estruturas coronais em forma de arco, enquanto manchas mais fracas pareciam mais distribuídas aleatoriamente. Essa complexidade sugere que tanto campos magnéticos fortes quanto fracos desempenham papéis importantes no comportamento da coroa.
Dinâmica Coronal
A dinâmica da coroa está intimamente ligada à paisagem magnética subjacente. À medida que campos magnéticos mais fracos interagem com campos mais dominantes, eles podem gerar eventos que se propagam pela coroa. Esses eventos costumam se manifestar como distúrbios em forma de jato, sugerindo que as características magnéticas em pequena escala influenciam ativamente o plasma sobrejacente.
Por exemplo, distúrbios magnéticos significativos podem ser observados originando de áreas de campos magnéticos fracos. Esses distúrbios podem viajar pela coroa, sugerindo uma ligação direta entre as atividades magnéticas na superfície e a dinâmica coronal. Os padrões desses distúrbios mudam rapidamente, indicando um ambiente altamente dinâmico.
Técnicas de Observação
Ao examinar a atmosfera solar, os cientistas utilizaram técnicas de imagem de alta resolução para capturar simultaneamente dados fotossféricos e coronais. Os instrumentos na Solar Orbiter foram cruciais para coletar esses dados, pois forneceram imagens detalhadas e mapas de campos magnéticos que permitiram uma análise precisa.
Os mapas magnéticos fotossféricos indicavam a densidade de fluxo magnético, mostrando regiões de polaridade positiva e negativa. Essas informações foram correlacionadas com as imagens coronais, revelando como os campos magnéticos subjacentes se conectam com as estruturas observadas na coroa.
Ao capturar imagens em luz ultravioleta extrema, os pesquisadores puderam detectar regiões de plasma quente na coroa. A combinação dessas observações forneceu uma visão abrangente de como a coroa do Sol tranquilo é estruturada e como ela se comporta em relação às características magnéticas da superfície.
A Conexão Entre Estruturas Fotossféricas e Coronais
Através dessas observações, uma conexão clara foi estabelecida entre os campos magnéticos em pequena escala na superfície do Sol e as estruturas em maior escala na coroa. Os laços coronais frequentemente mostravam sinais de ligações diretas com as manchas magnéticas em pequena escala, ilustrando como essas características magnéticas mais fracas contribuem para o ambiente magnético geral do Sol tranquilo.
No entanto, essa conexão não é simples. A natureza variável desses campos magnéticos significa que, enquanto algumas estruturas coronais estão claramente ligadas a manchas magnéticas identificáveis, outras podem não ter conexões claras. Essa complexidade levanta questões sobre como essas interações magnéticas contribuem para o aquecimento coronal.
Implicações para Modelos de Aquecimento Coronal
As descobertas têm implicações importantes para entender como a coroa é aquecida. Modelos tradicionais focam principalmente na dissipação de energia através de interações de ondas ou processos de reconexão magnética que ocorrem em camadas mais profundas da atmosfera solar. No entanto, as novas observações sugerem que campos magnéticos mais fracos também desempenham um papel na geração e sustentação da temperatura da coroa.
Essas observações podem mudar a forma como os cientistas abordam modelos para o aquecimento coronal. Em vez de depender exclusivamente da energia das camadas mais profundas do Sol, as interações dinâmicas de características de superfície em pequena escala também poderiam fornecer a energia necessária para aquecer a coroa.
O Impacto de Características Magnéticas Dinâmicas
É crucial notar que nem todos os campos magnéticos contribuem igualmente. Alguns campos fracos podem aparecer e desaparecer rapidamente, enquanto outros são mais estáveis. A interação entre esses diferentes tipos de campos magnéticos pode levar a níveis variados de atividade coronal, incluindo erupções ou períodos de tranquilidade. Essa variabilidade é essencial para entender como a energia é transferida da superfície para a coroa.
Direções Futuras de Pesquisa
À medida que novos instrumentos são desenvolvidos e as técnicas de observação melhoram, os cientistas provavelmente vão reunir dados ainda mais detalhados sobre a atmosfera do Sol. Missões futuras permitirão observações mais coordenadas que podem esclarecer ainda mais as relações entre os campos magnéticos fotossféricos e as estruturas coronais.
Ao combinar dados de alta resolução com técnicas de modelagem avançadas, os pesquisadores esperam desvendar as complexidades de como os campos magnéticos interagem na atmosfera solar. Esse trabalho é essencial para uma compreensão abrangente da física solar e da dinâmica da coroa do Sol tranquilo.
Conclusão
A coroa do Sol tranquilo é uma região complexa e dinâmica influenciada por vários campos magnéticos. Observações recentes destacam o papel significativo das características magnéticas em pequena escala na formação de laços coronais e na influência da dinâmica geral da coroa. À medida que a pesquisa avança, os cientistas vão obter insights mais profundos sobre os mecanismos que governam essa área fascinante da ciência solar, iluminando o comportamento do Sol e seu impacto e significado para o clima espacial e para o sistema solar como um todo.
Título: Fleeting Small-scale Surface Magnetic Fields Build the Quiet-Sun Corona
Resumo: Arch-like loop structures filled with million Kelvin hot plasma form the building blocks of the quiet-Sun corona. Both high-resolution observations and magnetoconvection simulations show the ubiquitous presence of magnetic fields on the solar surface on small spatial scales of $\sim$100\,km. However, the question of how exactly these quiet-Sun coronal loops originate from the photosphere and how the magnetic energy from the surface is channeled to heat the overlying atmosphere is a long-standing puzzle. Here we report high-resolution photospheric magnetic field and coronal data acquired during the second science perihelion of Solar Orbiter that reveal a highly dynamic magnetic landscape underlying the observed quiet-Sun corona. We found that coronal loops often connect to surface regions that harbor fleeting weaker, mixed-polarity magnetic field patches structured on small spatial scales, and that coronal disturbances could emerge from these areas. We suggest that weaker magnetic fields with fluxes as low as $10^{15}$\,Mx and/or those that evolve on timescales less than 5\,minutes, are crucial to understand the coronal structuring and dynamics.
Autores: L. P. Chitta, S. K. Solanki, J. C. del Toro Iniesta, J. Woch, D. Calchetti, A. Gandorfer, J. Hirzberger, F. Kahil, G. Valori, D. Orozco Suárez, H. Strecker, T. Appourchaux, R. Volkmer, H. Peter, S. Mandal, R. Aznar Cuadrado, L. Teriaca, U. Schühle, D. Berghmans, C. Verbeeck, A. N. Zhukov, E. R. Priest
Última atualização: 2023-10-12 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2308.10982
Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2308.10982
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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