Ermittlung der Anfänge und Enden der Sonnenzyklen

Behind the Scenes Artikel wurde LiveScience in Zusammenarbeit mit der National Science Foundation zur Verfügung gestellt.

Eine begrenzte Anzahl von Instrumenten kann uns über unseren Planeten Stern: unsere Kenntnis der solaren Zyklen Comesfrom erdbasierte Satelliten und Teleskopen und theoretischen Modellen der solaren Phänomene basiert auf den Gesetzen der Physik.

Eine Region der Sonne ist eine solche Kombination von Beobachtungen und theoretische Techniken profitiert: der solar Konvektionszone, wo Sonnenflecken entstehen. Sie werden dann auf der Sonnenoberfläche im gesamten Sonnenzyklen exprimiert.

Der Konvektionszone nimmt die äußeren 30 Prozent des Sonneninneren und die Aktivität und die Eigenschaften der verschiedenen Sonnenflecken helfen Wissenschaftlern die Anfänge und Enden der Sonnenzyklen, sowie Einblicke in die solar-"Dynamo" identifizieren – den physikalischen Prozess, das Magnetfeld der Sonne erzeugt.

Konvektionszone

Die Sonne Konvektionszone hat einige Parallelen zu der Konvektion Wärme auf der Oberfläche der Erde. Die Sonne ist Plasma magnetisiert – heißen, ionisierten Gas — zirkuliert in der gesamten Zone, mit Plasma fließt vom Äquator in Richtung der Sonne Pole. Wie die Erde Ozeane und Atmosphäre, die Wärme in Richtung der Pole der Erde, solare Plasma Actsas ein Förderband, den Transport von Wärme polwärts und wechselnde Magnetfeld der Sonne zu transportieren.

Wenn das Plasma die Polen es versinkt nähert, dann fließt zurück in Richtung des Äquators. Der Breitengrad, an dem dieser Untergang stellt sich heraus, Auftritt für sehr wichtig, nach den Feststellungen von einer aktuellen Studie von Mausumi Dikpati, Peter Gilman und Giuliana de Toma — alles vom National Center for Atmospheric Research, unterstützt von der National Science Foundation – und Roger Ulrich von der University of California, Los Angeles.

Modulationen im Plasma Fluss und der Fluss der Plasma Geschwindigkeit könnte erklären, warum der aktuelle Sonnenzyklus, Nummer 23, länger als die vorherigen Zyklen, dachten die Forscher.

"Zyklen, 19, 20, 21 und 22 ca. 10,5 Jahre gedauert hat", sagte Dikpati. "Zyklus 23 vor allem länger gedauert – 12,6 Jahre."

Beobachtung der Sonne

Dikpati und ihre Kollegen analysierten Sonnenbeobachtungen durchgeführt von Ulrich am Mount-Wilson-Observatorium zu sehen, wenn das Plasma von fließt Norden nach Süden in die Sonne konvektiven Zone zwischen den Zyklen 22 und 23 geändert. Sie sahen auch um zu sehen, wie nahe die Strömung an den Polen kam.

Diese Beobachtungen, kombiniert mit Daten aus der National Science Foundation unterstützt globale Schwingung Network Group, ein sechs-Tankstellennetzes von solar-Geschwindigkeit Imager und Solar Heliospheric Observatory, eine gemeinsame Europäische Weltraumorganisation NASA-Satelliten bieten Beobachtungen, die zu 80 Breitengrad auf der Sonne erreichen.

In der Vergangenheit galten solar Daten nicht zuverlässig polwärts von 50 bis 60 Grad Breite. Für die Erde Beobachtungen bei 50 bis 60 Grad geografischer Breite zu begrenzen wäre Äquivalent zu studieren nur Kanadas südlichste Punkte, den nördlichsten Regionen der Mongolei oder in Frankreich oder den südlichen Grenzen von Argentinien. Das heißt, konnten Forscher vor diese Daten ausreichend wichtige Bereiche der Sonne studieren.

Diese erweiterte Beobachtungen waren relativ einfach, mit der neuen Observatorien und Satelliten zu erhalten. Für die Mount-Wilson-Observatorium, die verbesserte Instrumentierung, Auflösung und Kalibrierung – und die höheren Breitengraden erreichen Daten gesammelt und nach 1985 entwickelt – unterstützt Vergleiche zwischen Zyklus 22 und 23, im Norden und Süden einschließlich Zirkulation des Plasmas. Nach Dikpati und ihre Kollegen zeigen die neuen Daten, dass Peak Plasmaströmung in Richtung der Pole von 22 bis 23 Zyklus Zyklus unverändert lag die.

Plasmaströmung

Was sie sehen, diese Incycles 20 bis 22 polwärts fließen ca. 60 Grad während im Zyklus 23, Plasmaströmung offenbar erreicht erreicht bis hin zum Pol. Dies könnte der Unterschied für die Unterschiede zwischen den Zyklen verantwortlich sein.

Um eine Antwort zu finden, die Wissenschaftler tiefer gegraben in das Geheimnis durch die Berücksichtigung der unteren zwei Drittel der Konvektionszone, die Beobachtungen allein nicht zu sehen sein. Um ihr Verständnis der unsichtbaren Zirkulation zu verbessern, stellte sich die Wissenschaftler auf ein Modell – die prädiktive Flux-Transportmodell Dynamo genannt — um die Dynamik des Systems als Ganzes anzunähern.

Das Modell simuliert die Entwicklung von magnetischen Feldern im äußeren Drittel von der Sonne Interieur, welches korreliert, wie Wärme um die Sonne bewegt. Das Modell bietet eine Grundlage für die Projektion der Art der anstehenden Sonnenzyklen von den Eigenschaften des früheren Zyklen, einschließlich Änderungen in der Zeit von einem Zyklus zum nächsten.

Mit diesem Modell, Dikpati und ihren Mitarbeitern hat gezeigt, dass mit konstante maximale Strömungsgeschwindigkeit an der Oberfläche, aber mit größerem Umfang der Plasmaströmung in Richtung der Pole würde die Menge an Plasma am unteren Ende der Konvektionszone zum Äquator Reisen verringern. Durch den Einbau von Einblick in das Dynamo-Modell, die Forscher gelernt, dass solche Faktoren Zyklus 23 beeinflussten, führt es etwa zwei Jahre länger als die vorherigen Zyklus, im Einvernehmen mit den Beobachtungen zu sein.

Eine wahrscheinliche Verbindung zwischen solar Conveyor Belt und Sonnenzyklus Länge entdeckt zu haben, versuchen Dikpati und Kollegen nun, die Häufigkeit solcher Vorkommnisse zu verstehen. Es ist bemerkenswert, dass in den frühen Phasen des Zyklus 24, der gegenwärtige Zyklus der Fluss wieder rund 60 Grad breite aufhält vorschlagen Zyklus 24 mit einer kürzeren Frist zurückgeben kann. Aber wir werden nicht herausfinden, ob das wahr ist, bis der Zyklus endet.

Anmerkung der Redaktion: Die Forscher in Behind the Scenes Artikel dargestellt wurden durch National Science Foundation (NSF), der Bundesagentur mit der Finanzierung von Grundlagenforschung und Ausbildung in allen Bereichen der Wissenschaft und Technik unterstützt. Meinungen, Erkenntnisse und Schlussfolgerungen oder Empfehlungen ausgedrückt in diesem Material sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten von der National Science Foundation. Sehen den Blick hinter die Kulissen-Archiv.