Как поверхность Солнца проводит тепловую энергию из конвективной зоны в корону?

Вы определили ключевую область продолжающихся исследований, известную как проблема нагрева короны .

Во-первых, давайте уберем одну вещь с пути. Ты спрашиваешь:

Или существует тип материи с теплопроводными свойствами, который может это сделать?

Такого материала быть не может. Любой материал, который пассивно рассеивает тепло от более холодной области к более теплой, нарушает законы термодинамики.

Но действительно, температурный профиль Солнца не является монотонным, достигая минимума вблизи фотосферы (поверхности, от которой в последний раз рассеивается/испускается типичный фотон, прежде чем достичь нас). Чтобы температура повышалась вдали от источника тепла, должен происходить какой-то нетепловой процесс.

Отчасти помогает отметить, что корона чрезвычайно рассеяна. Таким образом, мы не обязательно ищем большое количество нетеплового переноса тепла по сравнению с количеством тепла, переносимого через тепловое излучение через корону. Википедия дает дробь как одну часть в$40{,}000$. Более того, в температурных инверсиях в разреженных атмосферах нет ничего нового .

При решении проблемы обсуждаются две основные идеи, обе связаны с магнитными полями в плазме.

Идея волнового нагрева заключается в том, что волны запускаются откуда-то из-под короны, поднимаются на соответствующую высоту, а затем ударяют, нагревая плазму. В идеальной магнитогидродинамике (МГД, теория идеально проводящих идеальных жидкостей, которая звучит как множество предположений, но на самом деле вполне применима ко многим астрофизическим плазмам) существуют энтропийные волны (также встречающиеся в простой гидродинамике, ГД), медленные и быстрые магнитозвуковые волны (несколько аналогичные звуковым волнам в HD) и альфвеновские волны (чисто магнитное явление). Как и в HD, гладкая бегущая МГД-волна (подумайте о синусоиде) в конечном итоге превратится в ударную волну (где различные величины становятся прерывистыми), а ударные волны могут увеличивать энтропию/температуру по мере прохождения.

Вопросы заключаются в том, действительно ли такие волны распространяются в корону вообще, когда они будут ударными и сколько тепла будет действительно рассеяно.

Другая теория связана с магнитным пересоединением . Это неидеальный процесс, при котором так называемое замораживание флюса уже не действует. Для фона в идеальной МГД линии магнитного поля можно рассматривать как адвективные с движением жидкости - магнитные поля не могут дрейфовать относительно жидкости, поскольку ее проводящая природа будет иметь 100% обратную реакцию, восстанавливающую поле (вспомните закон Ленца). ). Однако в какой-то момент наши предположения должны рухнуть (например, из-за дискретной природы материи).

Повторное соединение можно представить как противоположные силовые линии магнитного поля, компенсирующие друг друга. Однако сохранение энергии требует превращения недостающей магнитной энергии во что-то, в нашем случае в тепло. Мы знаем, что воссоединение должно произойти на каком-то уровне, но опять же это вопрос деталей применительно к короне. Например, наивные оценки скорости повторного соединения, которые просто помещают член электрического сопротивления в уравнения, оказываются ошибочными на порядки величины.

Я думаю, что я немного выше головы, но я не думаю, что это конвекция. Корона из-за высокой гравитации Солнца очень быстро истончается.

http://sunearthday.gsfc.nasa.gov/2008/TTT/58_hotcorona.php

из статьи:

Это все равно, что стоять на кухне далеко от открытой духовки, но ощущать температуру почти в 100 раз выше, чем внутри духовки!

Это не конвекция. Конвекция этого не делает. Вероятно, это какое-то преобразование энергии. Магнитная энергия превращается в тепловую энергию.

http://en.wikipedia.org/wiki/Нановспышки

Согласно Паркеру, нановспышка возникает в результате магнитного пересоединения, которое преобразует энергию, запасенную в солнечном магнитном поле, в движение плазмы. Движение плазмы (рассматриваемое как движение жидкости) происходит на таких малых масштабах длины, что оно вскоре сбрасывается турбулентностью, а затем вязкостью. Таким образом, энергия быстро преобразуется в тепло и проводится свободными электронами по силовым линиям магнитного поля ближе к месту включения нановспышки. Чтобы нагреть область очень сильного рентгеновского излучения на площади 1 x 1 дюйм, нанофакел$10^{17}\ \mathrm{J}$должно происходить каждые 20 секунд, а 1000 нановспышек в секунду должно происходить в большой активной области$10^5 \times 10^5\ \mathrm{km^2}$. Согласно этой теории, излучение большой вспышки может быть вызвано серией микро-нановспышек, не наблюдаемых по отдельности.

Стоит отметить, что это всего лишь одна из трех основных теорий, и нет абсолютной уверенности в том, как она работает, но первая статья, которую я опубликовал, предполагает, что есть некоторые доказательства того, что микровспышки являются основной причиной.
( https://www.nasa.gov/content/goddard/best-evidence-yet-for-coronal-heating-theory и http://iopscience.iop.org/0004-637X/790/2/112/ )