¿Están las manchas solares desplazadas verticalmente del plasma fotosférico circundante?

Al leer un artículo sobre la heliosismología de las manchas solares ( Cameron, et al. ), se hace una breve referencia al "desplazamiento vertical de una gota de plasma". Esto hizo que me preguntara si la superficie emisiva de la mancha solar tal vez estaba deprimida del resto de la fotosfera. Si esto ocurre, ¿hay literatura sobre mecanismos? Yo estaría muy interesado en aprender más. Me encontré con un artículo sobre la formación de manchas solares a partir de un campo toroidal ( Parker ); pero parecía centrarse más en el desplazamiento vertical de las líneas del campo magnético que en el propio plasma.

Gracias.

¿Está seguro de que se refiere a la mancha solar en sí, en lugar de un "efecto secundario"? Los gradientes pronunciados de IIRC, temperatura, magnéticos, etc. conducen a un 'eructo' de plasma que se expulsa a alta velocidad.

Respuestas (1)

Sí.

La idea de que las manchas solares están ligeramente deprimidas surgió como una posible explicación del efecto Wilson . El efecto Wilson se descubrió cuando la forma de las manchas solares vistas desde la Tierra cambiaba a medida que el Sol giraba, de una manera consistente con el cambio de perspectiva mirando hacia una región ligeramente deprimida. Si bien esta no es la única explicación para el efecto, ciertamente es la más frecuente.

Más específicamente, como escribe Solanki (2003) , las depresiones indican un descenso de la capa donde la profundidad óptica τ = 1 (Tenga en cuenta que la parte inferior de la fotosfera es la capa donde τ = 2 / 3 ). Se mencionan dos causas: baja temperatura y efectos magnéticos.

Las manchas solares son más frías que las áreas circundantes, como es bien sabido, y por lo tanto aparecen más oscuras. Vemos lo mismo en los límites de los gránulos solares : el gas más frío y oscuro se hunde y deja que el gas más caliente (que es menos denso) se mueva hacia arriba. Además, la opacidad k depende de la temperatura, lo que puede afectar la distancia a la que se puede ver la estrella.

No solo la temperatura es un factor, también lo es el campo magnético. Las manchas solares son, en el fondo, un fenómeno magnético y, por lo tanto, la ecuación de la fuerza radial es sustancialmente diferente. Normalmente, en una estrella, la ecuación de equilibrio hidrostático es

d PAG d r = ρ gramo
para presión PAG , densidad ρ y aceleración gravitatoria gramo . Sin embargo, cuando el campo magnético se vuelve importante en una mancha solar en la superficie solar, el equilibrio de fuerzas es
d PAG d r = B z 4 π ( d B r d z d B z d r )
dónde r y z son las coordenadas radiales y verticales (nótese el cambio de sistema de coordenadas - r está a lo largo de la superficie, y z es perpendicular a ella!). La fuerza del campo magnético implica una menor presión de gas y una mayor depresión.

¡Conocimiento asombroso!
¡Gracias por esto! El papel de Solanki es exactamente lo que estaba buscando.
¿Es la ley de Kramer relevante para la fotosfera?
Era una pregunta genuina. En realidad, no sé cómo varía la opacidad a granel con la temperatura a unos pocos miles de K, pero las moléculas y la atmósfera son más opacas que los iones, por lo que estoy seguro de que la opacidad aumenta considerablemente al disminuir la temperatura.
@RobJeffries (borré mi comentario anterior; H la ionización podría no ser tan dominante en las manchas solares relativamente frías como pensaba). No podría decírtelo. Mi conocimiento de los modelos atmosféricos estelares es mínimo, especialmente a temperaturas tan bajas. Siempre he asumido ingenuamente que la ley de Kramer es válida aproximadamente hasta la fotosfera o más allá, lo que ahora no creo que sea.
@RobJeffries No he podido encontrar nada concluyente; si quiere hacer eso como una nueva pregunta, tal vez alguien tenga alguna información.