Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Przepływ plazmy w pobliżu powierzchni wyjaśnia plamy słoneczne i inne zjawiska

Recommended Posts

Ludzkość od kilkuset lat śledzi plamy na Słońcu i wie, że ich liczba zmienia się w 11-letnich cyklach. Dotychczas jednak brak dobrego wyjaśnienia tego fenomenu. Naukowcy z University of Washington opublikowali na łamach Physics of Plasmas artykuł, w którym proponują model ruchu plazmy, który ma wyjaśniać zarówno 11-letni cykl słoneczny ja i inne tajemnice naszej gwiazdy.

Nasz model znacząco różni się od standardowego obrazu Słońca. Sądzę, że jesteśmy pierwszymi którzy są w stanie wyjaśnić naturę oraz źródło słonecznych zjawisk magnetycznych, czyli jak działa Słońce, mówi profesor Thomas Jarboe, główny autor artykułu.

Model opiera się na doświadczeniach nabytych w czasie prac nad energią fuzyjną. Wynika z niego, że kluczem do zrozumienia Słońca jest cienka warstwa znajdująca się pod jego powierzchnią. To ona decyduje o plamach, przebiegunowaniu magnetycznym czy przepływie materii. Model ten porównano z danymi obserwacyjnymi i okazało się, że dobrze je on przewiduje. Dane obserwacyjne są kluczem do potwierdzenia słuszności naszego modelu funkcjonowania Słońca, mówi Jarboe.

W tym nowym modelu mamy do czynienia z cienką warstwo przepływu plazmy i pola magnetycznego, innymi słowy z cienką warstwą swobodnie poruszających się elektronów, które z różną prędkością przemieszczają się w różnych częściach gwiazdy. Różnice w tempie przepływu wywołują zmiany pola magnetycznego, podobne do tych, które pojawiają się w niektórych eksperymentalnych reaktorach fuzyjnych.

Co 11 lat wa warstwa staje się na tyle duża, że traci stabilność i Słońce się jej pozbywa, mówi Jarboe. Podczas tego procesu odsłonięta zostaje niżej położona warstwa plazmy, która porusza się w przeciwnym kierunku i ma odwrócone pole magnetyczne. Gdy obie półkule Słońca poruszają się z tą samą prędkością, pojawia się więcej plam. Gdy prędkości są różne, plam jest mniej. To właśnie różnica w prędkościach wywołała Minimum Maundera, stwierdza uczony.

Gdy dwie półkule obracają się z różną prędkością, wówczas w pobliżu równika zaczątki plam nie pasują do siebie i nie dochodzi do ich powstawania, mówi Jarboe. Dotychczas naukowcy sądzili, że plamy słoneczne powstają na głębokości 30% średnicy Słońca, przypomina uczony. Tymczasem z nowego modelu wynika, że są one „superziarnami” powstającymi na głębokości 150–450 kilometrów. Plama słoneczna to coś zadziwiającego.Pojawia się nagle i znikąd.

Podczas swoich badań nad reaktorami Jarboe i jego koledzy skupiali się na sferomaku, typie reaktora, który generuje plazmę w kuli. Tam plazma samodzielnie się organizuje w różnorodne wzorce. Gdy naukowcy porównali zachodzące w niej zjawiska z tym, co wiadomo o Słońcu, zauważyli podobieństwa.

Jarboe twierdzi, że nowy model wyjaśnia przepływ materii wewnątrz Słońca, zmiany pola magnetycznego prowadzące do powstawania plam oraz całą strukturę magnetyczną naszej gwiazdy. Mam nadzieję, że naukowcy spojrzą na swoje dane z nowej perspektywy, a ci, którzy całe życie poświęcili zbieraniu danych otrzymają do ręki nowe narzędzie, pozwalające lepiej to wszystko zrozumieć, mówi uczony.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Fizycy z Uniwersytetu w Sztokholmie i Instytutu Fizyki im. Maxa Plancka zaproponowali rewolucyjny sposób na zarejestrowanie istnienia ciemnej materii. Uczeni chcą wykorzystać plazmę i specyficzną antenę do zarejestrowania aksjonów. Jedna z teorii mówi, że jeśli aksjony istnieją, to właśnie one mogą tworzyć ciemną materię.
      Szukanie aksjonów jest jak dostrajanie radia. Trzeba ustawić antenę tak, by złapać odpowiednią częstotliwość. W tym wypadku zamiast muzyki 'usłyszymy' ciemną materię, przez którą podróżuje Ziemia. Przez ostatnie trzy dekady, od czasu nadania im nazwy przez Franka Wilczka, aksjony były jednak ignorowane i nie poszukiwano ich metodami eksperymentalnymi, mówi główny autor obecnych badań, doktor Alexander Millar z Uniwersytetu w Sztokholmie.
      Z przeprowadzonych właśnie badań wynika,że wewnątrz pola magnetycznego aksjony powinny wytwarzać niewielkie pole magnetyczne, które można wykorzystać do wywołania oscylacji w plazmie. Te oscylacje wzmocnią sygnał z aksjonów, dzięki czemu możemy uzyskać lepsze 'aksjonowe radio'. Zwykle podobne eksperymenty prowadzi się w rezonatorach, jednak to, co proponują uczeni ze Szwecji i Niemiec ma olbrzymią zaletę – brak tutaj ograniczeń co do możliwości wzmacniania sygnału. Różnica jest taka, jak pomiędzy próbami złapania sygnału z krótkofalówki albo z radiowej wieży nadawczej.
      Bez zimnej plazmy nie może dojść do konwersji aksjonów w światło. Plazm odgrywa tutaj podwójną rolę. Tworzy środowisko pozwalające na konwersję i dostarcza plazmonów zbierających energię przemienionej ciemnej materii, mówi doktor Matthew Lawson ze Sztokholmu. To całkowicie nowy sposób poszukiwania ciemnej materii, który pozwoli na poszukiwanie w zupełnie niebadanych obszarach jednego z najlepszych kandydatów do tego miana, dodaje Millar.
      Rolę 'aksjonowego radia' ma odegrać coś, co naukowy nazwali 'drucianym metamateriałem'. Ma to być zbiór przewodów cieńszych od ludzkiego włosa, które mogą być poruszane, by zmienić częstotliwość drgań plazmy. Jeśli umieści się je wewnątrz silnego magnesu, takiego, jakie są używane w maszynach do rezonansu magnetycznego, 'druciany metamateriał' stanie się bardzo czułą anteną nasłuchującą aksjony. Urządzenie takie zostało nazwane haloskopem plazmowym.
      Naukowcy z Uniwersytetu w Sztokholmie i Instytutu Maxa Plancka prowadzili co prawda badania teoretyczne, ale ściśle przy tym pracowali z grupą eksperymentatorów z Berkeley. Teraz Amerykanie zajmują się pracami koncepcyjymi nad odpowiednim eksperymentem i mają nadzieję, że w najbliższej przyszłości uda im się zbudować odpowiednie urządzenie do poszukiwania aksjonów. Haloskopy plazmowe to jeden ze sposobów na poszukiwanie aksjonów. Fakt, że ludzie zajmujący się badaniami eksperymentalnymi tak szybko zainteresowali się naszą pracą jest bardzo ekscytujący i daje nadzieję, że zostaną przeprowadzone odpowiednie eksperymenty, cieszy się Millar.
      Ze szczegółami badań można zapoznać się na łamach Physical Review Letters.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Na MIT powstał sterowany za pomocą pola magnetycznego robot podobny do nici, który może przemieszczać się w wąskich poskręcanych naczyniach krwionośnych, np. w naczyniach w mózgu. W przyszłości tego typu roboty, po połączeniu z innymi dostępnymi technologiami, mogą zostać użyte do szybkiego leczenia zatorów cy uszkodzeń w mózgu.
      Udar mózgu jest obecnie piątą przyczyną śmierci i główną przyczyną niepełnosprawności w USA. Jeśli leczenie ostrego udaru rozpocznie się w ciągu pierwszych 90 minut, to szanse pacjenta na przeżycie znacząco rosną, mówi profesor Xuanhe Zhao. Jeśli mielibyśmy urządzenie, które pozwoliłoby na usunięcie zatoru w ciągu tej „złotej godziny”, moglibyśmy potencjalnie uniknąć uszkodzenia mózgu. Z taką właśnie nadzieją pracujemy.
      Obecnie w celu usunięcia zatoru w mózgu zwykle przeprowadza się procedurę polegającą na wprowadzeniu do tętnicy udowej cewnika, który dociera do mózgu. Później wykorzystywany jest jeszcze stent, za pomocą którego usuwa się skrzep.
      To długotrwała procedura, wymagająca obecności specjalnie przeszkolonego chirurga, który ponadto otrzymuje podczas niej dawkę promieniowania, służącego do obrazowania przebiegu operacji. To wymagający zabieg. Nie ma wystarczająco dużo chirurgów, którzy potrafią go wykonać. Szczególnie na terenach podmiejskich i wiejskich, mówi Yoonho Kim, jeden z autorów badań. Procedura wymaga ręcznego sterowania narzędziami, które wykonane są z metalu pokrytego polimerem. Ten z kolei może uszkadzać wyściółkę naczyń krwionośnych.
      Zespół z MIT postanowił pójść inną drogą. Naukowcy przez ostatnie lata pogłębiali swoją wiedzę na temat hydrożeli oraz produkowanych technologią druku 3D materiałach sterowanych za pomocą pola magnetycznego. Teraz połączyli swoją wiedzę i stworzyli sterowaną magnetycznie pokrytą hydrożelem nić, którą podczas testów przeprowadzili przez dokładny model 1:1 naczyń krwionośnych mózgu.
      Rdzeń robotycznej nici jest wykonany z nitinolu, czyli stopu niklu i tytanu. To materiał jednocześnie giętki i sprężysty. Został on pokryty specjalnym tuszem połączonym z nitinolem za pomocą cząstek magnetycznych, a całość pokryto hydrożelem, materiałem, który jest biokompatybilny, gładki, nie uszkadza naczyń krwionośnych i nie wpływa na reakcję leżących pod nim cząstek magnetycznych. Następnie za pomocą dużego magnesu wykazali, że są w stanie precyzyjnie sterować urządzeniem.
      Stworzyli też silikonowy model naczyń krwionośnych mózgu, który wypełnili płynem o podobnej lepkości co krew, a następnie przeprowadzili swoją robotyczną nić przez naczynia.
      Kim mówi, że ich nić można wyposażyć w różnego typu funkcje. Może ona np. dostarczać do miejsca zatoru leki rozpuszczające zakrzep czy rozbijać go za pomocą lasera. Na potrzeby badań uczeni zastąpili nitinol światłowodem i wykazali, że są taki robot również może dotrzeć do miejsca zakrzepu, a oni są w stanie aktywować laser na żądanie.
      Przeprowadzono też porównanie robotycznej nici pokrytej i niepokrytej hydrożelem. Okazało się, że żel ułatwiał przemieszczanie się i zapobiegał utknięciu nici w wąskich naczyniach.
      Jednym z wyzwań chirurgii jest nawigowanie przez złożoną sieć naczyń krwionośnych mózgu, które mogą mieć taką średnicę, iż dostępne cewniki nie są w stanie tam dotrzeć. Te badania dają nadzieję na rozwiązanie tego problemu i przeprowadzenie operacji bez konieczności otwierania czaszki, mówi profesor Kyujin Cho, z Narodowego Uniwersytetu Seulskiego.
      Kolejna dobra wiadomość jest taka, że skoro chirurg nie musi fizycznie popychać cewnika, gdyż nić jest sterowana za pomocą pola magnetycznego, nie musi on przebywać w sąsiedztwie źródła promieniowania wykorzystywanego do obrazowania przebiegu operacji. Już istniejące rozwiązania pozwalają na jednoczesne zastosowanie pola magnetycznego i fluoroskopii, więc lekarz może przebywać w innym pomieszczeniu, a nawet w innym mieście, kontrolując pole magnetyczne za pomocą dżojstika. Mamy nadzieję, że w kolejnym etapie badań będziemy mogli przetestować naszą technologię in vivo, cieszy się Kim.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W ramach prowadzonego przez Pentagon projektu Non-Lethal Weapons Program powstały... gadające kule plazmy. Naukowcy pracujący przy projekcie Laser Induced Plasma Effect wykorzystują lasery do zadawania bólu bez wywoływania oparzeń, generowania silnych dźwięków i rozbłysków oraz wydawania poleceń głosowych na odległość.
      Wykorzystywane promienie lasera mogą przejść przez szyby budynku, jednak nie penetrują jeszcze innych ciał stałych. Technologia znajduje się w początkowej fazie rozwoju. W przyszłości ma ona posłużyć ochronie baz wojskowych, różnego typu instalacji czy innych stałych elementów. Nie można jednak wykluczyć, że po opracowaniu odpowiedniego źródła zasilania urządzenia będzie można montować na samochodach i np. wykorzystywać je do kontroli tłumów czy ochrony konwojów.
      Podczas ostatniej rundy testów specjaliści skupili się na generowaniu ludzkiej mowy za pomocą lasera. Pomysł polega na wytworzeniu plazmy za pomocą jednej wiązki lasera, a następnie na potraktowaniu plazmy kolejnymi wiązkami tak, by wprawić ją w drgania o odpowiedniej częstotliwości i wygenerować ludzką mowę. Właśnie udało się to osiągnąć w warunkach laboratoryjnych.
      Dave Law, główny naukowiec w Non-Lethal Wapons Directorate mówi, że kolejnym celem jest wygenerowanie gadającej plazmy w laboratorium w odległości 100 metrów od laserów, później naukowcy będą chcieli przeprowadzić podobny eksperyment, ale na odległości liczonej w kilometrach. Law optymistycznie patrzy w przyszłość nowej technologii. Głównym problemem było bowiem opracowanie i dostrojenie algorytmu generującego mowę. Gdy już go rozwiązano, odległość przestaje być przeszkodą. Można to zastosować wszędzie. Odległość nie robi różnicy. Wystarczy wygenerować plazmę w pobliżu celu, modulować ją i wytworzyć mowę, mówi uczony. Jego zdaniem w ciągu 5 lat technologia będzie już na tyle dojrzała, że będzie można wyposażyć w nią oddziały wojskowe.
      Co więcej, ta sama technologia może zostać użyta jeszcze na dwa inne sposoby. Można za jej pomocą uzyskać efekt granatu hukowego. Pozwala bowiem na niemal nieprzerwane generowanie impulsów dźwiękowych o głośności 155 decybeli w pobliżu wyznaczonego celu. To znaczny postęp w porównaniu z granatem hukowym, który generuje maksymalnie dwa impulsy.
      Po drugie pozwala ona, za mocą bardzo krótkich impulsów laserowych, wytworzyć niewielką kulkę plazmy i skierować ją, przez ubranie, na skórę człowieka. Plazma wyżłobi w skórze miniaturowy otwór, zbyt mały by mówić o uszkodzeniu skóry, ale wystarczający, by wywołać odczucia bólowe. Można więc w ten sposób powstrzymywać napastnika czy rozpraszać tłum, nie robiąc ludziom krzywdy.
      Na załączonym poniżej filmie można posłuchać gadającej plazmy.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Parker Solar Probe, sonda która leci, by dotknąć Słońca, zakończyła drugie okrążenie wokół naszej gwiazdy. Przed 4 dniami PSP przeleciała w odległości 24 milionów kilometrów od powierzchni gwiazdy i poruszała się w tym czasie z prędkością 343 000 km/h. Już w tej chwili sonda jest najbliższym Słońca i najszybciej poruszającym się obiektem wykonanym ludzką ręką. A to nie koniec jej osiągnięć. W 2024 roku Parker Solar Probe wleci w atmosferę Słońca i znajdzie się w odległości zaledwie 6 milionów kilometrów od jego powierzchni. Będzie się wówczas poruszała z prędkością 700 000 km/h.
      Nad misją czuwa zespół z Johns Hopkins Applied Physics Laboratory. Podczas peryhelium sond była na bieżąco monitorowana przez 4 godziny. Łączność z niż zapewnia Deep Space Network. Urządzenie wysłało informację, że wszystko jest w porządku, a badania naukowe prowadzone są zgodnie z planem.
      Sonda działa jak należy. Wspaniale było móc ją śledzić podczas całego peryhelium. W ciągu najbliższych tygodni otrzymamy dane zebrane podczas tego zbliżenia. Naukowcy będą je analizowali, by poznać kolejne tajemnica Słońca i jego korony, mówi Nickalaus Pinkine odpowiedzialny za nadzorowanie misji.
      PSP rozpoczęła spotkanie ze Słońcem 30 marca i potrwa ono do 10 kwietnia. Termin „spotkanie ze Słońcem” określa sytuację, gdy sonda znajduje się w odległości mniejszej niż 0,25 jednostek astronomicznych od naszej gwiazdy.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zaciskając szczypce, krewetki z rodzaju Alpheus uwalniają pęcherzyki wytwarzające plazmę i falę uderzeniową ogłuszającą ofiary. Ostatnio naukowcy odtworzyli to zjawisko za pomocą szczypiec wydrukowanych w 3D w laboratorium. Mają nadzieję, że po ulepszeniu ten wzorowany na naturze wynalazek znajdzie zastosowanie np. w medycynie.
      Zaciśnięcie szczypiec powoduje wyrzucenie silnego strumienia wody. Szybko przemieszczająca się ciecz tworzy pęcherzyki kawitacyjne, które po jakimś czasie implodują. Zjawisko to generuje ekstremalne ciśnienia i temperatury. Powstaje plazma.
      Wykorzystując jako wzór skany mikrotomograficzne szczypiec krewetek, naukowcy wydrukowali w 3D wersję 5-krotnie większą od oryginału. Zamyka się ona mniej więcej z tą samą prędkością, co narząd skorupiaka. Xin Tang i David Staack, autorzy artykułu z Science Advances, posłużyli się szybką kamerą, która zarejestrowała tworzenie pęcherzyków. Uchwycono też powstawanie plazmy.
      Warto przypomnieć, że w 2017 r. na konferencji Amerykańskiego Towarzystwa Mikrobiologicznego zaprezentowano plany dot. wykorzystania zimnej plazmy przeciwko norowirusom. Hamada Aboubakre, mikrobiolog z Uniwersytetu Minnesoty w St. Paul, przeprowadził bowiem eksperymenty, w czasie których za pomocą zimnej plazmy sterylizowano sałatę rzymską.
      Jak wyjaśnia Staack, inżynier z Texas A&M University, dla krewetki plazma to jednak produkt uboczny. Nie sądzimy, że krewetka celowo próbuje uzyskać plazmę. Skorupiakowi chodzi o wytworzenie fali uderzeniowej, która ogłuszy ofiarę. A że w tych samych warunkach powstaje plazma...
       


      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...