Forscher der Yunnan-Observatorien der Chinesischen Akademie der Wissenschaften haben die turbulenten Eigenschaften in der großräumigen Solar Flare Current Sheet (CS) untersucht.
Sie analysierten quantitativ die magnetische Wiederverbindungsrate, Diffusivität, Dissipationsskala, Turbulenzamplitude usw. nach dem Auftreten von Turbulenzen, die durch Reißinstabilitäten verursacht wurden. Sie fanden heraus, dass Turbulenzen die CS-Breite effektiv erweitern und einen zusätzlichen Dissipationseffekt in den CS bringen können.
Die Ergebnisse wurden in veröffentlicht Forschung in Astronomie und Astrophysik am 31. Mai.
Eine Sonneneruption ist eines der energiereichsten Ereignisse im Sonnensystem, bei dem bis zu 1032 Erg magnetische Energie durch magnetische Wiederverbindung freigesetzt werden. Diese großflächige Stromschicht, die mit der Fackel und dem ausbrechenden Flussseil verbunden ist, ist der Hauptort für den magnetischen Wiederverbindungsprozess.
Klassische Theorien sagen eine Breite des CS voraus, die der Ionenträgheitsskala von zehn oder hundert Metern entspricht, während viele Beobachtungen eine zugehörige Breite von 104 bis 105 km ergaben.
Die große Diskrepanz kann mit den im CS auftretenden Turbulenzen zusammenhängen. Daher ist die genaue Schätzung der durch Turbulenzen hervorgerufenen Energiedissipation entscheidend für das Verständnis der schnellen Energiefreisetzung in der Sonneneruption.
In dieser Studie verwendeten die Forscher hochauflösende magnetohydrodynamische numerische 2D-Simulationen, basierend auf dem Standard-Flare-Modell in der gravitativ geschichteten Sonnenatmosphäre. Die magnetische Wiederverbindungsrate zeigte einen offensichtlichen Anstieg aufgrund des Auftretens von Reißinstabilitäten.
Sie fanden heraus, dass das Auftreten der Turbulenz dem Hinzufügen eines zusätzlichen Dissipationsterms in die Induktionsgleichungen entsprach, was die lokale Diffusivität im CS drastisch erhöhen könnte. „Laut der Spektrumanalyse haben wir die zugehörige Dissipationsskala von 100–200 km berechnet, die viel höher war als die Ionenträgheitsskala. Sie entsprach der Breite der sekundären Wiederverbindung CS zwischen den verschmelzenden Plasmoiden“, sagte Zhang Yining zuerst Autor der Studie.
Darüber hinaus berechneten sie die allgemeine Breite der aktuellen Schicht auf 1500–2500 km, was mit den Beobachtungsergebnissen übereinstimmte. Tatsächlich erweist sich die in Beobachtungen häufig gefundene CS-Breite mit der Taylor-Skala aus Biskamps Theorie als relevant.
„Der Terminationsschock an der Spitze der Fackelschleife kann die Turbulenzamplitude etwas verstärken. Der Verstärkungsfaktor hängt mit der lokalen Geometrie des Terminationsschocks zusammen, und der Terminationsschock hat nachweislich eine höhere Heizeffizienz als die kinetische Energieübertragung“, sagte Dr .Ye Jing, korrespondierender Autor der Studie.
Diese Studie beleuchtet die Details des Dissipationsmechanismus der magnetischen Wiederverbindung in Gegenwart von Turbulenzen in der Sonneneruption.
Yining Zhang et al, Zweidimensionale Modellierung der durch den Reißmodus gesteuerten magnetischen Wiederverbindung in der großflächigen Stromschicht über der Zweibandfackel, Forschung in Astronomie und Astrophysik (2022). DOI: 10.1088/1674-4527/ac751a