แบบจำลองที่คาดการณ์เวลาและสถานที่ที่เกิดเปลวสุริยะขนาดใหญ่ได้รับการพัฒนาโดยทีมงานที่นำโดยKanya Kusanoจากมหาวิทยาลัยนาโกย่าของญี่ปุ่น เทคนิคของพวกเขาทำงานโดยการตรวจสอบบริเวณที่มีกิจกรรมแม่เหล็กสูงบนพื้นผิวของดวงอาทิตย์และมุ่งเน้นไปที่ความไม่เสถียรที่เกิดจากการเชื่อมต่อสนามแม่เหล็กอีกครั้ง รูปแบบที่เรียกว่า “κ-scheme”
ในไม่ช้าโมเดลของพวกเขาอาจเป็นส่วนหนึ่ง
ของระบบเตือนภัยล่วงหน้าสำหรับพายุสุริยะที่เข้ามาเปลวสุริยะเป็นแสงวาบสว่างบนพื้นผิวของดวงอาทิตย์ และเป็นหนึ่งในเหตุการณ์ที่น่าทึ่งและน่าสนใจที่สุดในระบบสุริยะ แม้ว่าสภาวะที่กระตุ้นให้พวกมันยังไม่ทราบ เปลวเพลิงมักเกี่ยวข้องกับ “บริเวณที่เคลื่อนไหว” ใกล้กับจุดบอดบนดวงอาทิตย์ที่มองเห็นได้ บริเวณเหล่านี้มีสนามแม่เหล็กแรงสูงที่เก็บพลังงานไว้จำนวนมหาศาล เมื่อโทโพโลยีของทุ่งเหล่านี้เปลี่ยนไปอย่างกะทันหัน พลังงานนี้จะถูกปลดปล่อยออกมาอย่างรุนแรง มักส่งผลให้เกิดการระเบิดของรังสีเอกซ์ พลาสมา และอนุภาคที่มีพลัง
การระเบิดเหล่านี้เรียกว่าการพุ่งออกมาของมวลโคโรนาล การระเบิดเหล่านี้สามารถกระตุ้นพายุสุริยะอันทรงพลังได้หากพวกมันมีปฏิสัมพันธ์กับบรรยากาศชั้นบนของโลก ซึ่งเสี่ยงต่อความปลอดภัยของนักบินอวกาศ ยานอวกาศ และดาวเทียม ตลอดจนกริดไฟฟ้าและการสื่อสารทางวิทยุบนโลก ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่เราสามารถคาดการณ์ได้อย่างแม่นยำว่าจะเกิดขึ้นเมื่อใดและที่ใด อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบัน ระบบเตือนภัยล่วงหน้ามีประสิทธิภาพจำกัด เนื่องจากใช้แบบจำลองเชิงประจักษ์ที่ไม่สามารถจับภาพกระบวนการที่ซับซ้อนและหลายขนาดที่เกี่ยวข้องกับการเกิดเปลวไฟจากแสงอาทิตย์ได้อย่างเต็มที่
วงโค้งคู่ทีมงานของ Kusano ได้ใช้แนวทางใหม่
โดยอิงจากกระบวนการ “ความไม่เสถียรของส่วนโค้งคู่” ในแบบจำลอง κ-scheme พื้นที่ผิวสองแห่งที่มีฟลักซ์แม่เหล็กตรงข้ามเชื่อมต่อกันด้วยเส้นสนามแม่เหล็กสองวงที่มีกระแสไหลผ่าน เนื่องจากการตัด ลูปเหล่านี้จะถูกตัดขวางและเชื่อมต่อใหม่เข้าด้วยกัน ทำให้เกิดวงโค้งคู่เดียว จากนั้นเส้นสนามนี้จะเลื่อนขึ้นด้านบนเมื่อความไม่เสถียรเพิ่มขึ้น ทำให้มีลูปคู่เล็กๆ น้อยๆ ที่เชื่อมต่อใหม่อยู่ข้างใต้ได้ เมื่อเวลาผ่านไป สิ่งนี้จะสร้างวงจรป้อนกลับเชิงบวกซึ่งจะปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาลออกมาในที่สุด
จะเกิดอะไรขึ้นถ้าเกิดพายุสุริยะครั้งใหญ่?ในการทดสอบ κ-scheme คูซาโนและเพื่อนร่วมงานใช้แบบจำลองนี้เพื่อวิเคราะห์พื้นที่ใช้งาน 205 แห่งบนดวงอาทิตย์ซึ่งได้รับการตรวจสอบโดยหอสังเกตการณ์ Solar Dynamics Observatory ของ NASA ระหว่างปี 2549-2562 โดยรวมแล้ว เจ็ดภูมิภาคเหล่านี้มีส่วนทำให้เกิดเปลวสุริยะที่มีพลังมากพอที่จะทำให้เกิดพายุที่กินเวลายาวนานบนโลก โดยการตรวจสอบตำแหน่งและเวลาวิวัฒนาการของแต่ละภูมิภาค โครงการ κ-scheme สามารถทำนายได้อย่างแม่นยำว่าแสงแฟลร์เหล่านี้ส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นเมื่อใด ล่วงหน้าสูงสุด 24 ชั่วโมง
แบบจำลองนี้ล้มเหลวในการทำนายของเปลวไฟเพียงสองดวง ซึ่งมาจากบริเวณที่มีการเคลื่อนไหวเฉพาะแห่งหนึ่งซึ่งทำให้เกิดเปลวเพลิงขนาดใหญ่โดยไม่มีการพุ่งออกมาจำนวนมาก ทีมงานของ Kusano หวังว่าจะปรับปรุงการคาดการณ์ของโครงการ κ ผ่านการสังเกตการณ์ที่กำลังจะเกิดขึ้นจากกล้องโทรทรรศน์พลังงานแสงอาทิตย์ Daniel K Inouye ขนาด 4 ม. ซึ่งเริ่มดำเนินการครั้งแรกในเดือนธันวาคม 2019 เครื่องมือนี้จะวัดโครงสร้างสนามแม่เหล็กและไดนามิกของดวงอาทิตย์ด้วยความละเอียดที่ไม่เคยมีมาก่อน ซึ่งอาจช่วยให้ ทีมงานเพื่อคาดการณ์เวลาและสถานที่ที่จะเกิดเปลวเพลิงได้ดีกว่ามาก
งานวิจัยได้อธิบายไว้ในวิทยาศาสตร์ แม้ว่าทั้งหมดนี้
อาจฟังดูซับซ้อนกว่าการใส่น้ำหนึ่งถ้วยในกล่องน้ำแข็ง แต่ Bechoefer กล่าวว่าจริง ๆ แล้วทำให้ง่ายต่อการกำหนดเงื่อนไขที่จำเป็นในการสร้างเอฟเฟกต์ Mpemba แนวคิดนี้เกิดขึ้นจากการไปเยือนมหาวิทยาลัยแมริแลนด์ ที่ซึ่ง Zhiyue Lu และ Oren Raz กำลังทำงานเกี่ยวกับกรอบทฤษฎีสำหรับแบบจำลองที่ง่ายขึ้นของเอฟเฟกต์ Mpemba. ในระหว่างการเยี่ยมชม Lu และ Raz ได้เสียบปุ่ม Bechhoefer และเกลี้ยกล่อมเขาว่าผู้เชี่ยวชาญของเขาตอบรับระบบแหนบแบบออปติคัลซึ่งช่วยให้สามารถควบคุมภูมิทัศน์เสมือนจริงได้ดีกว่าแหนบแบบออปติคัลทั่วไปเป็นวิธีที่ดีในการทดสอบ แบบอย่าง. ด้วยระบบนี้ Bechhoefer และ Kumar สามารถทำงานกับตัวอย่างที่มีความกว้างที่มีประสิทธิภาพเพียง 0.4 µm ทำให้การทดลองทำงานเร็วขึ้นมาก
สร้างเอฟเฟกต์ Mpemba ได้อย่างน่าเชื่อถือBechhoefer รับทราบว่าระบบของทีมของเขาเป็นแบบ “นามธรรม” และ “เกือบจะเป็นรูปทรงเรขาคณิต” ในการแสดงภาพเอฟเฟกต์ Mpemba อย่างไรก็ตาม เขาและ Kumar สามารถระบุพารามิเตอร์ที่ “อุณหภูมิเริ่มต้น” ที่ร้อนกว่านั้นเย็นตัวเร็วกว่าอุณหภูมิที่เย็นกว่า “มันบ่งบอกว่าลักษณะเฉพาะของน้ำและน้ำแข็ง – ทุกสิ่งที่ทำให้เอฟเฟกต์ดั้งเดิมยากต่อการศึกษา – อาจเป็นสิ่งต่อพ่วง” เขากล่าว
แม้ว่าบ่อน้ำที่มีศักยภาพสองเท่าจะมีบทบาทสำคัญในการสร้างเอฟเฟกต์ แต่ Bechhoefer และ Kumar พบว่าสิ่งนี้เพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอที่จะกระตุ้น ระบบยังต้องการสิ่งกีดขวางระหว่างสองหลุมที่มีศักยภาพเพื่อชดเชยจากจุดกึ่งกลางระหว่างหลุมทั้งสอง เมื่อระยะทางถึงบ่อน้ำลึกมากกว่าระยะทางถึงบ่อตื้น นักวิจัยพบว่าจำนวนตำแหน่งเริ่มต้นที่ลูกปัดจะตกลงไปในหลุมลึกโดยตรง (แทนที่จะเข้าไปในบ่อตื้นก่อนแล้วค่อยกระตุกไปมาจนได้ การเคลื่อนไหวแบบบราวเนียนในที่สุดดันเข้าไปลึก) จะยิ่งใหญ่กว่า
แม้ว่าเอฟเฟกต์ Mpemba ไม่ใช่พฤติกรรมทั่วไป แต่การศึกษาของ Bechhoefer และ Kumar ชี้ให้เห็นว่ามันไม่ได้จำกัดอยู่เพียงเงื่อนไขพิเศษที่จะทำให้ไม่สามารถทำซ้ำได้อย่างน่าเชื่อถือ “สิ่งนี้แสดงให้เห็นได้ว่ามีระบบต่างๆ ที่คุณสามารถทำซ้ำได้ ไม่เพียงแต่สังเกตเท่านั้น แต่ยังสร้าง สร้างวิศวกรรม และควบคุมเอฟเฟกต์ในบางแง่มุมอีกด้วย” Bechhoefer กล่าว
การควบคุมเอฟเฟกต์ Mpemba อาจมีผลในทางปฏิบัติที่สำคัญเช่นกัน ตัวอย่างเช่น ในระบบกำจัดความร้อนที่ทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เย็นลง การรักษาตามทฤษฎีของ Lu และ Raz ยังชี้ให้เห็นว่าควรมี “เอฟเฟกต์ Mpemba ย้อนกลับ” สำหรับระบบทำความร้อน และ Bechhoefer และ Kumar ต่างก็ตั้งเป้าที่จะจำลองสิ่งนี้ในการทดลองในอนาคต
Credit : keibairon.net laconius.net laestrellapalestina.org laquinarderie.org lesdessinateurs.info
