La dinamo solar es una física proceso que genera el Sol 's campo magnético . Se explica con una variante de la teoría de la dínamo . Un generador eléctrico natural en el interior del Sol produce corrientes eléctricas y un campo magnético, siguiendo las leyes de Ampère , Faraday y Ohm , así como las leyes de la dinámica de fluidos , que juntas forman las leyes de la magnetohidrodinámica . El mecanismo detallado de la dínamo solar no se conoce y es objeto de investigación actual. [1]
Mecanismo
Una dinamo convierte la energía cinética en energía electromagnética. Un fluido conductor de electricidad con cizallamiento o movimiento más complicado , como la turbulencia, puede amplificar temporalmente un campo magnético a través de la ley de Lenz : el movimiento del fluido en relación con un campo magnético induce corrientes eléctricas en el fluido que distorsionan el campo inicial. Si el movimiento del fluido es lo suficientemente complicado, puede sostener su propio campo magnético, con la amplificación advectiva del fluido equilibrando esencialmente la desintegración óhmica o difusiva. Estos sistemas se denominan dínamos autosuficientes . El Sol es una dínamo autosuficiente que convierte el movimiento convectivo y la rotación diferencial dentro del Sol en energía electromagnética.
Actualmente, se plantea la hipótesis de que la geometría y el ancho de la tacoclina juegan un papel importante en los modelos de la dinamo solar al enrollar el campo poloidal más débil para crear un campo toroidal mucho más fuerte . Sin embargo, observaciones de radio recientes de estrellas más frías y enanas marrones , que no tienen un núcleo radiativo y solo tienen una zona de convección , han demostrado que mantienen campos magnéticos de fuerza solar a gran escala y muestran una actividad similar a la solar a pesar de la ausencia de tacoclinas. Esto sugiere que la zona de convección por sí sola puede ser responsable de la función de la dinamo solar. [2]
Ciclo solar
La variación temporal más prominente del campo magnético solar está relacionada con el ciclo solar cuasi-periódico de 11 años , caracterizado por un número y tamaño creciente y decreciente de las manchas solares . [3] [4] Las manchas solares son visibles como parches oscuros en la fotosfera del Sol y corresponden a concentraciones de campo magnético. En un mínimo solar típico , se ven pocas o ninguna mancha solar. Los que sí aparecen se encuentran en latitudes solares elevadas. A medida que el ciclo solar avanza hacia su máximo , las manchas solares tienden a formarse más cerca del ecuador solar, siguiendo la ley de Spörer .
El ciclo de manchas solares de 11 años es la mitad de un ciclo de dínamo solar de Babcock- Leighton de 22 años , que corresponde a un intercambio oscilatorio de energía entre campos magnéticos solares toroidales y poloidales . En el máximo del ciclo solar , el campo magnético dipolar poloidal externo está cerca de su intensidad mínima del ciclo dinamoidal , pero un campo cuadrupolar toroidal interno , generado a través de la rotación diferencial dentro de la tacoclina , está cerca de su intensidad máxima. En este punto del ciclo de la dínamo, la afluencia ascendente dentro de la zona de convección fuerza la aparición del campo magnético toroidal a través de la fotosfera, dando lugar a pares de manchas solares, aproximadamente alineadas de este a oeste con polaridades magnéticas opuestas. La polaridad magnética de los pares de manchas solares se alterna en cada ciclo solar, un fenómeno conocido como ciclo de Hale. [5] [6]
Durante la fase de declive del ciclo solar, la energía se desplaza del campo magnético toroidal interno al campo poloidal externo, y las manchas solares disminuyen en número. En el mínimo solar, el campo toroidal es, correspondientemente, a la fuerza mínima, las manchas solares son relativamente raras y el campo poloidal está en la fuerza máxima. Durante el siguiente ciclo, la rotación diferencial vuelve a convertir la energía magnética del campo poloidal al toroidal, con una polaridad opuesta a la del ciclo anterior. El proceso continúa de forma continua y, en un escenario idealizado y simplificado, cada ciclo de manchas solares de 11 años corresponde a un cambio en la polaridad del campo magnético a gran escala del Sol. [6] [7] [8] Los mínimos largos de actividad solar se pueden asociar con la interacción entre las ondas de doble dínamo del campo magnético solar causada por el efecto palpitante de la interferencia de las ondas. [9]
Ver también
Referencias
- ^ Tobias, SM (2002). "El dínamo solar" . Philosophical Transactions de la Royal Society A . 360 (1801): 2741–2756. Código bibliográfico : 2002RSPTA.360.2741T . doi : 10.1098 / rsta.2002.1090 . PMID 12626264 .
- ^ Route, Matthew (20 de octubre de 2016). "¿El descubrimiento de ciclos de actividad de tipo solar más allá del final de la secuencia principal?". Las cartas de la revista astrofísica . 830 : 27. arXiv : 1609.07761 . Código Bib : 2016ApJ ... 830L..27R . doi : 10.3847 / 2041-8205 / 830/2 / L27 .
- ^ Charbonneau, P. (2014). "Teoría del dínamo solar". Revista anual de astronomía y astrofísica . 52 : 251. Código bibliográfico : 2014ARA & A..52..251C . doi : 10.1146 / annurev-astro-081913-040012 .
- ^ Zirker, JB (2002). Viaje desde el centro del sol . Prensa de la Universidad de Princeton . págs. 119–120 . ISBN 978-0-691-05781-1.
- ^ Hale, GE; Ellerman, F .; Nicholson, SB; Joy, AH (1919). "La polaridad magnética de las manchas solares". El diario astrofísico . 49 : 153. Bibcode : 1919ApJ .... 49..153H . doi : 10.1086 / 142452 .
- ^ a b "Los satélites de la NASA capturan el inicio del nuevo ciclo solar" . PhysOrg . 4 de enero de 2008 . Consultado el 10 de julio de 2009 .
- ^ "El sol voltea el campo magnético" . CNN . 16 de febrero de 2001 . Consultado el 11 de julio de 2009 .
- ^ Phillips, T. (15 de febrero de 2001). "El sol da un vuelco" . NASA . Consultado el 11 de julio de 2009 .
- ^ Zharkova, VV; Shepherd, SJ; Popova, E .; Zharkov, SI (29 de octubre de 2015). "Latido del sol del análisis de componentes principales y predicción de la actividad solar en una escala de tiempo del milenio" . Informes científicos . págs. 1-11. doi : 10.1038 / srep15689 .