¿No sabemos cómo se crea el campo magnético del Sol? [cerrado]

Así es como Wikipedia explica los campos magnéticos estelares:

Los campos magnéticos estelares, según la teoría de la dínamo solar, se generan dentro de la zona convectiva de la estrella. La circulación convectiva del plasma conductor funciona como una dínamo. Esta actividad destruye el campo magnético primordial de la estrella y luego genera un campo magnético dipolar. A medida que la estrella experimenta una rotación diferencial, rotando a diferentes velocidades para varias latitudes, el magnetismo se enrolla en un campo toroidal de "cuerdas de flujo" que se envuelven alrededor de la estrella. fuente

Básicamente, esto dice que el campo magnético solar es impulsado por la convección de calor que hace que los flujos de partículas cargadas creen el campo magnético solar por magnetohidrodinámica . La polaridad magnética del Sol cambia cada 11 años, porque se cree que las cuerdas de flujo se enrollan alrededor del Sol .

Pero realmente no conocemos los detalles sobre cómo funciona la dínamo solar, como dice Wikipedia:

El mecanismo detallado de la dínamo solar no se conoce y es objeto de investigación actual. fuente

No mejora nada si nos fijamos en las observaciones. Esperábamos una convección de calor masiva dentro del Sol, impulsada por la diferencia de temperatura entre el núcleo caliente de 16 millones de grados alimentado por fusión y la enorme diferencia de temperatura con la fotosfera caliente de 5800 Kelvin . Pero luego apareció la ciencia de la heliosismología y logró interpretar las ondas sísmicas solares y cartografiar el interior solar, y no encontró ninguna convección impulsada por el calor solar dentro del Sol.

Lo primero que notó la heliosismología fue que la mayor parte del interior solar gira como una esfera sólida, debajo de la tacoclina , sin ninguna convección de calor observable. Entonces tuvieron que actualizar el modelo solar y colocar la zona de convección fuera de la esfera "sólida":ingrese la descripción de la imagen aquí

Pero recientemente las mediciones se han vuelto tan buenas que incluso podemos mapear los flujos en la zona de convección, y hemos encontrado un "patrón meteorológico" bastante tranquilo, un patrón meteorológico de dos celdas . Y este patrón climático no es impulsado por la convección de calor, y se cree que la convección de calor ralentiza el patrón climático:

Lo más probable es que la circulación meridional del Sol sea impulsada mecánicamente y frenada térmicamente, más o menos opuesta al mecanismo impulsor de la celda de Hadley en la fuente de la atmósfera terrestre.

Parece que no conocemos los detalles sobre cómo funciona la teoría de la dínamo solar, y la teoría de la dínamo solar incluso parece estar en conflicto con las observaciones. ¿Podemos entonces afirmar que sabemos cómo se crea el campo magnético de nuestro Sol?

El campo magnético del Sol cambia de polaridad magnética cada 11 años. La explicación actual de cómo se podría hacer esto es que las líneas de flujo magnético se convierten en cuerdas de flujo magnético que se enrollan alrededor del Sol debido a la diferencia de rotación, ya que la fotosfera gira más rápido alrededor del ecuador que alrededor de los polos . Esto de alguna manera disminuye el campo magnético existente, y se cree que el plegamiento o la ruptura de la cuerda de flujo invierte la polaridad magnética del Sol. Los detalles de esta teoría no se comprenden bien y también es un tema de investigación actual.

Parece que la teoría magnética estelar está en problemas, pero tampoco parece haber buenas alternativas para la investigación. Si tan solo fuera tan simple como el campo geomagnético. La Tierra tiene un núcleo interior sólido de hierro/níquel que puede contener un campo magnético permanente, y el núcleo de nuestro planeta ha cambiado de polaridad magnética en la historia geológica muchas veces . Eso es imposible en el Sol, ya que según nuestro modelo solar, el núcleo es un horno de fusión de plasma caliente a 15 millones de grados, y las observaciones de los neutrinos solaresconfirma que el Sol está alimentado por fusión. Podríamos intentar cosas como mover toda la fusión solar a la corona solar caliente de millones de grados, pero eso sería una violación del modelo solar actual. La corona solar tiene mucha reconexión magnética en sus puntos de acceso, la reconexión magnética ha echado a perder muchos experimentos de fusión en la Tierra, pero ahora parece que están comenzando a usar la reconexión magnética para crear fusión:

En las instalaciones de fusión, la reconexión puede ayudar a iniciar y confinar el plasma que alimenta las reacciones de fusión. fuente

Pero tal sugerencia es simplemente patas arriba, ¿o no?

Esta pregunta (muy bien elaborada) definitivamente está al borde de ser "demasiado amplia". Pero parece que quieres saber, "¿cuál es el estado actual de la teoría de la dínamo solar?" Porque hay muchas preguntas realmente buenas aquí; sería bueno dividir esto en varios Questions.
+1 pregunta (s) encantadora (s) ... pero podría dividirse en 5/6 con seguridad, y tal vez resumir las preguntas actuales al final de esta publicación.
Campos de pequeña escala (es decir, cerca de regiones activas y manchas solares), sí. Campos a gran escala, no realmente...
@honeste_vivere Gracias! Es posible que sepamos cómo se crean los campos de manchas solares, pero tampoco conocemos todos los detalles. Las manchas solares me recuerdan a las grandes nubes de tormenta, las nubes de tormenta también tienen convección y pueden jugar con campos magnéticos. El satélite Fermi se conectó con una línea de flujo de una nube de tormenta en el medio de África y recibió positrones . Redacté algunos artículos al respecto, y la teoría de la creación de positrones de electrones ultrarrápidos no puede explicar la magnitud de las observaciones. Fusion a menudo crea antimateria y fue su primera solución propuesta.
@honeste_vivere El misterio de la reacción nuclear de las grandes nubes de tormenta, tiene algunas observaciones interesantes, emisiones de neutrones , nubes de antimateria , aumento de deuterio en el granizo de las tormentas, rayos gamma. Encontré una pregunta relacionada. Y esto es solo la Tierra tranquila, no el enorme y enérgico Sol.
@honeste_vivere Miré un poco más, los destellos de rayos gamma terrestres están por encima de las nubes de tormenta y los destellos de rayos gamma solares están por encima de las manchas solares. Tanto los TGF como los Flares liberan antimateria y neutrones . Así que parece una correlación coincidente, simplemente nos faltan algunos rayos de manchas solares... Los rayos en los planetas se pueden observar mediante la emisión de ondas de radio... las manchas solares tienen una fuerte emisión de radio.
La correlación podría ser incluso mayor. "Según el modelo Relativistic Runaway Electron Avalanche (RREA), se requiere una población de electrones semilla de lluvias de aire extensas de rayos cósmicos (CREAS) para iniciar una descarga de rayos". Puede haber una posibilidad de que la extensa lluvia de partículas observada debajo de las nubes de tormenta no sea creada por rayos cósmicos, sino por reconexión magnética, creando chorros, como se ve arriba de las manchas solares (youtube.com/watch?v=MNsSQjSzLv0 ) . La reconexión magnética podría entonces desencadenar un rayo.
@honeste_vivere Tengo algunos problemas para redactar preguntas porque me dejo llevar fácilmente por mi entusiasmo y, a menudo, termino saliendo del tema. Si encuentra interesante esta notable correlación entre las manchas solares y las nubes de tormenta, le agradecería mucho que la publicara, o parte de ella, como una pregunta:-)
@EnosOye: lo más probable es que los rayos gamma producidos durante las erupciones solares sean el resultado de la radiación de bremsstrahlung y la espalación. En cuanto a los TGF, no observan directamente los positrones, sino fotones de ~0.5 MeV correspondientes a los liberados durante la aniquilación de pares. Soy escéptico con respecto a la respuesta de fusión, es más probable que se produzcan pares (¿quizás por grandes campos eléctricos?) Y luego se aniquilen. Quizás un número muy pequeño de átomos podría fusionarse, pero dudo que sea suficiente para explicar los TGF.
@honeste_vivere Fusión o no, todavía parece haber muchas correlaciones en las observaciones entre las manchas solares y los sistemas de nubes tormentosas. Fermi actuó como un receptor de positrones de un TGF y emitió rayos gamma de 511 keV, y documentó su rebote, por lo que parece ser una buena prueba. No he concluido si hay fusión o no, pero parece una buena posibilidad, y hay artículos escritos al respecto ( astro.umd.edu/~share/publications/kozlovsky_04.pdf ), ( adsabs.harvard.edu/ completo/1974ApJ...193..729R ). Al menos parece haber un buen combustible de fusión disponible.
El problema de observar la fusión es que normalmente no podemos ver partículas completamente ionizadas. Los cinturones de Van Allen no se conocieron hasta que nuestras naves espaciales fueron golpeadas por ellos, los satélites Themis descubrieron que la reconexión magnética en la cola de plasma de la Tierra era cientos de veces más energética de lo esperado, con altas concentraciones de plasma, plasmoides y corrientes contracorriente/chorros de partículas, con los que los científicos de la fusión solo sueñan.
@EnosOye: tenga cuidado de no leer demasiado en los comunicados de prensa sobre historias científicas. Habiendo convertido varios de mis artículos en comunicados de prensa, puedo decirle que los comunicados de prensa a menudo expresan cosas de manera hiperbólica y/o engañosa para obtener más clics. También hay una tendencia desafortunada de dramatizar los resultados para aumentar las citas. Como nota al margen, trabajo en plasmas espaciales y habitualmente resolvemos toda la distribución de velocidad 3D de partículas ionizadas.
@honeste_vivere Algunos comunicados de prensa pueden exagerarse para llamar la atención, otras veces parece que pueden usarse para transmitir realmente lo que los científicos creen y les entusiasma. Los documentos pueden ser precisos y útiles, pero a menudo son secos y consumen mucho tiempo. La teoría aceptada también puede convertirse en "verdad", lo que a menudo hace que sea más difícil obtener una teoría alternativa. Hablé con un tipo que publicó artículos sobre una sonda de Mercurio que observó una ola masiva de neutrones provenientes de una erupción solar, y quedó asombrado por la cantidad de científicos que intentaron desacreditar las observaciones.
@honeste_vivere Parece haber un debate si es la fusión o las reacciones fotonucleares las que crean tanto los neutrones como los positrones observados relacionados con las erupciones y los TGF. No sé el resultado final de este debate, pero sí sé que las observaciones de los sistemas de manchas solares y los sistemas de nubes de tormenta muestran similitudes notables, y esta correlación podría conducir a una explicación de ambos fenómenos. Intentaré formular una pregunta.
Hay muchas declaraciones problemáticas en esta "pregunta" que parecen ser solo su interpretación. Por ejemplo, "Pero luego apareció la ciencia de la heliosismología y logró interpretar las ondas sísmicas solares y mapear el interior solar, y no encontró ninguna convección impulsada por el calor solar dentro del Sol". es simplemente incorrecto.
¿Existe un modelo "bueno" real del motor electromagnético de Sun?

Respuestas (1)

Bueno, el sol obtiene su campo magnético de partículas cargadas en movimiento. Sin embargo, no se puede replicar en la Tierra durante mucho tiempo. Requiere mucha energía. El sol obtiene toda su energía por reacciones de fusión. Además, el campo magnético de la Tierra no proviene de una capa sólida de níquel y hierro. El núcleo exterior de la Tierra está demasiado caliente para eso. En cambio, el núcleo externo de hierro líquido se arremolina y los pequeños cambios de temperatura en el núcleo externo de la Tierra crean un efecto desbocado que hace que la Tierra obtenga su campo magnético. El sol obtiene su campo magnético de partículas cargadas (protones y electrones).

https://www.space.com/22393-sun-magnetic-field-explained-infographic.html