Hvorfor Plasma Er Kronen Til Solformørkelsen

{h1}

Lyset fra lyset, der kommer fra solskiven under årets samlede formørkelse, er plumer af varm, ladet gas kaldet plasma fra solens corona. Og plasmafysikere er ekstatisk ved chancen for at studere denne fjerde tilstandstilstand.

Vyacheslav Lukin er programdirektør for plasmafysik og acceleratorvidenskab hos US National Science Foundation og en aktiv forsker inden for den højtydende beregningsmodellering af magnetiserede plasmaer. Hans seneste arbejde har fokuseret på modellering af solplasmaer. Lukin har bidraget med denne artikel til WordsSideKick.com's Ekspert stemmer: Op-Ed & Insights.

Mandag den 21. august vil mennesker i USA have mulighed for at vende deres blik skyde for at se månen formørkede solen. De i totaliteten vil se på en fuldstændig formørkelse af solen. Millioner af amerikanere vil donere deres specielle briller og krydse fingrene for perfekte synsforhold, men kun få kan indse, at lyset af lys, de ser ud af den udslettede solskive, er plumer af varm ladet gas kaldet plasma fra solens corona, eller ydre atmosfære - et yderst sjældent syn.

At plasma brænder solenergifluerne og rumvejene, der påvirker strømnettet og kommunikationssystemerne på Jorden, og det fortsætter med at afsløre mysterier, der endnu ikke er løst. Plasma udgør 99,99 procent af det synlige stof i universet, stjernerne og galakserne, og det findes også i mange former på vores planet. Det har løftet om at ændre potentialet, hvordan vi tænker og udnytter energi, hvordan vi udforsker solsystemet, og endda hvordan vi kan behandle kræft og andre sygdomme.

Plasma fysikere, herunder mig, som studerer solen, vil udforske formørkelsen og vil uden tvivl lære mere om den grundlæggende natur af dette underlige stof, som i modsætning til almindelige gasser ioniseres eller lades og dermed betragtes som en fjerde tilstand af materie. [10 solformørkelser, der ændrede videnskaben]

Tilstanden af ​​plasmastatus

Fysisk fysik er relativt ung, da denne tilstand ikke blev identificeret til 1879, da den blev omtalt som "strålende stof" af engelskforsker Sir William Crookes. Det blev omdøbt til "plasma" i 1928. Vi ved nu, at plasma er til stede i genstande, der spænder fra et spektrum af skalaer, fra fint udviklede nanoskala strålekilder til velkendte halogenlamper og fluorescerende pærer til supernovaer og galakse-klynger.

Processer, der involverer plasma, spænder også over enorme tidsskalaer, fra attosekund (en-quintillionth af et sekund) Røntgen-laser-partikelinteraktioner - 10 ^ 18 kan forekomme i et enkelt sekund - til regenerering og udvikling af solmagnetiske felter på en 22 årig cyklus til dannelsen af ​​galakser over hundreder af millioner af år.

Forskere har udnyttet de fælles elementer, der ligger til grund for det store udvalg af processer for at få nye indsigter og udnytte plasmas magt. Sådanne undersøgelser er blevet grundlaget for mange teknologiske anvendelser, såsom mikrochipdesign, medicinsk billeddannelse, kræftbehandlinger, rumfremdrivning og bedre forudsigelse af rummets vejr. Plasmaforskning har også inspireret design til styret fusionsenergiteknologi - en miljømæssig ren og næsten ubegrænset energikilde.

Fange coronaen

For dem af os i sin helhedsvej, vil solformørkelsen afsløre kompleksiteten og skønheden i solkoronaen. Magnetiske felter i solen skaber løkker og spidser af plasma, der lanceres fra corona - noget som astronomer bruger højteknologiske jord- og rumbaserede teleskoper observere dagligt. Eclipse vil give en mulighed for at se al den aktivitet med lysstyrken af ​​solskiven fjernet. (Normalt overstyrer den lyse solskive lyset fra solens ydre atmosfære.)

Forskere genskaber og studerer dog også de samme fysiske processer i miniature i laboratorier i USA og hele verden. Et to-tiårigt løbende partnerskab mellem National Science Foundation og US Department of Energy kører efterforskning af plasma i alle dets former, og det hjælper os med at forstå plasma som aldrig før. [Total solformørkelse 2017: Hvornår, Hvor og hvordan man ser det (sikkert)]

Flere af disse undersøgelser hjælper med at løse et langvarigt solar mysterium: Hvorfor er solens corona mere end 100 gange varmere end overfladen? Løsningen til solens temperatur mysterium begynder sandsynligvis med sin magnetiske dynamo. Turbulent plasma strømmer i solens tætte interiør - miasmaen af ​​glødelamplas plasma af "They Might Be Giants" berømmelse - generere sammenfiltrede magnetfelter, der fremkommer, udvider og løsner sig i coronaen. Når de gør det, bliver energien fra de magnetiske felter omdannet til varme, som frigives dramatisk i coronas tåbelige plasma via utallige bølger, stød og blusser, som vi let kan observere med moderne teleskoper.

Endnu svar på mange spørgsmål om, hvordan plasma og magnetfelter interagerer for at varme koronaen og for at producere blændene forbliver ukendte. En kombination af stadig bedre observationer, højt sofistikerede datamodeller - mit forskningsfelt - og kritiske teoretiske fremskridt fortsætter med at forbedre vores evne til at forklare, hvorfor solen og i sidste ende Jordens rummiljø er den måde de er.

Harnessing fusion

Processen med magnetiseret plasma turbulens er ikke unik for solen.Det spiller en lige vigtig rolle i dannelsen af ​​galakser, sol- og stjernvindene, og hvad der kan blive en af ​​de største samfundsmæssige anvendelser af plasmafysik: styret fusionsenergi.

Lige siden USA først testede brintbomben - en iscenesat fusionsenhed - for 65 år siden på en ø i Stillehavet, har forskere drømt om at udnytte den samme fusionsenergi, som også styrker solens kerne på en kontrolleret måde til fredelige formål. I dag forfølges flere fusionreaktorkoncepter i USA og rundt om i verden som et sikrere alternativ til atomkraftværker.

De fleste af disse begreber er afhængige af evnen til at begrænse fusion plasma inden for magnetiske felter. En af nøglerne til succes vil være at lære at udnytte naturens lektioner til både at varme og kontrollere plasmaet, meget på samme måde som plasmaet både opvarmes og organiseres i veldefinerede strukturer i solens corona.

Fortsætter plasmafysik questen

At udforske naturen fra et plasmafysikperspektiv giver os mulighed for at genvinde fundamentet for måden universet arbejder på, og hvad vi mener, vi forstår og derved udvikle teknologisk udvikling.

Den 21. august vil den samlede solformørkelse passere forbi op til 2 minutter og 40 sekunder over hvert synsområde og krydse landet i cirka 90 minutter. Derefter vil mange seere fjerne deres formørkelsesbriller, sende billeder til sociale medier og fortsætte. [NASAs Total Solar Eclipse Maps (Fotos)]

Men for mange plasmafysikere som mig selv og mine kolleger bliver det en speciel dag. Forskere vil have samlet et nyt sæt robuste data om coronaen, og vi vil alle have taget et andet skridt i at udvikle en mere fuldstændig forståelse af denne grundlæggende tilstand af materie og dets plads i universet.

Følg alle spørgsmålene og debatterne fra Expert Voices - og blive en del af diskussionen - på Facebook, Twitter og Google+. Synspunkterne er de af forfatteren og afspejler ikke nødvendigvis udgiverens synspunkter.


Video Supplement: .




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com