Onderzoekers van de Yunnan Observatoria van de Chinese Academie van Wetenschappen hebben de turbulente eigenschappen in de grootschalige zonnevlamstroomplaat (CS) onderzocht.

Ze analyseerden kwantitatief de magnetische herverbindingssnelheid, diffusie, dissipatieschaal, turbulentie-amplitude, enz., Na het verschijnen van turbulentie veroorzaakt door scheurende instabiliteiten. Ze ontdekten dat turbulentie de CS-breedte effectief kan vergroten en een extra dissipatie-effect in de CS kan brengen.

De bevindingen zijn gepubliceerd in Research in Astronomy and Astrophysics op 31 mei.

Een zonnevlam is een van de meest energetische gebeurtenissen in het zonnestelsel, waarbij tot 10 ³² ergs magnetische energie wordt vrijgegeven via magnetische herverbinding. Deze grootschalige stroomplaat die verbinding maakt met de fakkel en het uitbarstende fluxkabel is de belangrijkste plaats voor het magnetische herverbindingsproces.

Klassieke theorieën voorspellen een breedte van de CS die overeenkomt met de ionentraagheidsschaal van tientallen of honderden meters, terwijl veel waarnemingen een bijbehorende breedte van 10 ⁴ vonden tot 10 ⁵ km.

De enorme discrepantie kan te maken hebben met de turbulentie die optreedt in het CS. De nauwkeurige schatting van de energiedissipatie veroorzaakt door turbulentie is dus cruciaal voor het begrijpen van de snelle energieafgifte in de zonnevlam.

In deze studie gebruikten de onderzoekers 2D magnetohydrodynamische numerieke simulaties met hoge resolutie, gebaseerd op het standaard flare-model in de zwaartekracht-gelaagde zonneatmosfeer. De magnetische herverbindingssnelheid vertoonde een duidelijke toename vanwege het optreden van scheurinstabiliteiten.

Ze ontdekten dat het verschijnen van de turbulentie equivalent was aan het toevoegen van een extra dissipatieterm aan de inductievergelijkingen, wat de lokale diffusie in de CS drastisch zou kunnen vergroten. "Volgens de spectrumanalyse hebben we de bijbehorende dissipatieschaal van 100-200 km berekend, die veel hoger was dan de ionentraagheidsschaal. Het kwam overeen met de breedte van de secundaire herverbindings-CS tussen de fuserende plasmoïden," zei Zhang Yining, eerst auteur van de studie.

Bovendien berekenden ze dat de algemene breedte van het huidige blad 1500-2500 km was, wat consistent was met de waarnemingsresultaten. Inderdaad, de CS-breedte die vaak in waarnemingen wordt gevonden, is bewezen relevant te zijn met de Taylor-schaal uit de theorie van Biskamp.

"De beëindigingsschok aan de bovenkant van de flare-lus kan de turbulentie-amplitude enigszins versterken. De versterkingsfactor is gerelateerd aan de lokale geometrie van de beëindigingsschok, en het is aangetoond dat de beëindigingsschok een hoger verwarmingsrendement heeft in plaats van de kinetische energieoverdracht," zei Dr. Ye Jing, corresponderende auteur van de studie.

Deze studie belicht de details van het dissipatiemechanisme van de magnetische herverbinding in de aanwezigheid van turbulentie in de zonnevlam. + Verder verkennen

Onderzoekers identificeren rol van turbulentie voor verwarming van plasma's bij zonnevlammen