Avez-vous déjà vu le vent chaud d'été souffler sur un champ de blé mûrissant? Si tel est le cas, vous connaissez bien l’effet d’ondulation. Cet effet en cascade est appelé ondes Alfvén.
Grâce au Solar Dynamics Observatory (SDO) de la NASA, nous sommes maintenant en mesure de voir l'effet des vagues d'Alfvén, de suivre leurs mouvements et de voir combien d'énergie est transportée. Ces nouvelles découvertes ont éclairé les chercheurs sur l'énergie solaire et pourraient être la clé de deux autres occurrences solaires énigmatiques - le chauffage intense de la couronne à environ 20 fois plus chaud que la surface du Soleil et les vents solaires qui soufflent jusqu'à 1,5 million de miles par heure.
"SDO a une résolution incroyable pour que vous puissiez réellement voir les ondes individuelles", explique Scott McIntosh au National Center for Atmospheric Research à Boulder, Colo. "Maintenant, nous pouvons voir qu'au lieu de ces vagues ayant environ 1000e l'énergie nécessaire comme nous le pensions auparavant, il a l'équivalent d'environ 1100W d'ampoule pour chaque 11 pieds carrés de la surface du soleil, ce qui est suffisant pour chauffer l'atmosphère du soleil et entraîner le vent solaire. »
Comme McIntosh le souligne dans son 28 juillet La nature article, les ondes Alfvén sont assez simples. Leur mouvement ondule de haut en bas sur les lignes de champ magnétique de la même manière que la vibration se déplace le long d'une corde de guitare. Le champ de plasma enveloppant le Soleil se déplace en harmonie avec les lignes de champ. Le SDO peut «voir» et suivre ce mouvement. Bien que le scénario soit beaucoup plus complexe, la compréhension des vagues est essentielle pour comprendre la nature de la connexion Soleil-Terre et d'autres questions moins claires telles que les causes du chauffage coronal et les vitesses du vent solaire.
«Nous savons qu'il existe des mécanismes qui fournissent un énorme réservoir d'énergie à la surface du soleil», explique le scientifique spatial Vladimir Airapetian au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Md. «Cette énergie est pompée en énergie de champ magnétique, transportée dans le soleil. l'atmosphère puis libérée sous forme de chaleur. » Mais déterminer les détails de ce mécanisme a longtemps été débattu. Airapetian souligne qu'une étude comme celle-ci confirme que les ondes d'Alfvén peuvent faire partie de ce processus, mais que même avec SDO, nous n'avons pas encore la résolution d'imagerie pour le prouver définitivement.
Hannes Alfvén a d'abord théorisé les vagues en 1942, mais ce n'est qu'en 2007 qu'elles ont été réellement observées. Cela a prouvé qu’ils pouvaient transporter l’énergie de la surface du Soleil vers l’atmosphère, mais cette énergie était trop faible pour tenir compte de la chaleur élevée de la couronne. Cette étude indique que ces chiffres originaux peuvent avoir été sous-estimés. McIntosh, en collaboration avec une équipe de Lockheed Martin, de l'Université d'Oslo en Norvège et de l'Université catholique de Louvain en Belgique, a analysé les grandes oscillations dans les films de l'instrument Atmospheric Imagine Assembly (AIA) de SDO capturé le 25 avril 2010. «Notre nom de code pour cette recherche était «The Wiggles» », explique McIntosh. «Parce que les films ressemblent vraiment au soleil, Jell-O se tortillait d'avant en arrière partout. De toute évidence, ces tremblements transportent de l'énergie. »
Les «ondulations» - connues sous le nom de spicules - ont ensuite été modélisées contre les ondes d'Alfvén et se sont avérées être un bon match. Une fois localisée, l'équipe pourrait alors analyser la forme, la vitesse et l'énergie des vagues. «Les courbes sinusoïdales ont dévié vers l'extérieur à des vitesses de plus de 30 miles par seconde et se sont répétées toutes les 150 à 550 secondes. Ces vitesses signifient que les vagues seraient suffisamment énergiques pour accélérer le vent solaire rapide et chauffer la couronne calme. » dit l'équipe. «La brièveté de la répétition - connue sous le nom de période de la vague - est également importante. Plus la période est courte, plus il est facile pour l'onde de libérer son énergie dans l'atmosphère coronale, une étape cruciale du processus. »
Selon les données préliminaires, les spicules ont bondi à des températures coronales d'au moins 1,8 million de degrés Fahrenheit. L'appariement des ondes Alfvén et de la chaleur est peut-être juste ce qu'il faut pour maintenir la couronne à sa température actuelle… mais pas assez pour provoquer des éclats de rayonnement. "Savoir qu'il peut y avoir suffisamment d'énergie dans les vagues n'est que la moitié du problème", explique Airapetian de Goddard. «La question suivante est de savoir quelle fraction de cette énergie est convertie en chaleur. Cela peut être tout ou 20% - nous devons donc connaître les détails de cette conversion. »
Plus d'étude? Vous betcha '. Et l'équipe SDO est à la hauteur.
«Nous ne comprenons toujours pas parfaitement le processus en cours, mais nous obtenons de meilleures observations», explique McIntosh. "La prochaine étape consiste pour les gens à améliorer les théories et les modèles afin de vraiment capturer l'essence de la physique qui se produit."
Source de l'histoire originale: NASA SDO News.
