Wiele obszarów badań naukowych takich jak- ziemska pogoda, prądy oceaniczne lub potok magnetycznej energii ze słońca- wymaga mapowania w dużej skali cech złożonego układu i jego zawiłych szczegółów jednocześnie.

Opisywanie takich systemów dokładnie, opiera się na wielu rodzajach danych wejściowych, obserwacji systemu,włączeniem w to matematycznych równań do przybliżenia tych obserwacji, prowadzenie symulacji komputerowych próbując skopiować daną obserwację, i powtórzyć wszystkie kroki by wyklarować i udoskonalić model dopóki nie będzie zgadzać się z tym co widzimy/obserwujemy.
W końcu, modele sukcesywnie pomagają naukowcom opisać a nawet przewidzieć jak system działa.

Zrozumienie słońca, jak materia i energia którą wysyła wpływa na układ słoneczny jest czymś kluczowym, ponieważ tworzy dynamiczny obszar systemu pogodowego który może zakłócać lub nawet zniszczyć ludzką technologię w przestrzeni kosmicznej.

Chodzi tu o satelity komunikacyjne i satelity systemu globalnego pozycjonowania ( GPS) .

Jednakże, Słońce i kolosalny strumień cząstek jaki wysyła zwany wiatrem słonecznym może być bardzo trudny dla modelu wraz z tym jak strumień materiału dociera na pogranicze układu słonecznego i podążą wzdłuż pola magnetycznego Słońca.

Siły magnetyczne dodają zestaw praw do włączenia kiedy próbujemy ustalić co reguluję ruch.
Rzeczywiście do tej pory równania dla niektórych aspektów wiatru słonecznego nigdy nie zostały poprawnie opracowane w celu skorelowania obserwacji ” widzianych” przez instrumenty w przestrzeni kosmicznej.
Teraz po raz pierwszy naukowiec NASA z Goddard Space Flight Center w Greenbelt właśnie stworzył zestaw niezbędnych równań, opublikowanych w Physical Review Letters dnia 4 Grudnia 2012 roku.

„Od 1970 naukowcy wiedzieli, że ruch w wietrze słonecznym często charakteryzuje się rodzajem fali zwaną: falą Alfvén”, mówi Aaron Roberts, naukowiec z Goddard.
„Wyobraź sobie, że masz skakankę i poruszasz jednym końcem więc to wysyła falę przez nią. Fale Alfvén są podobne ale poruszającą się skakanką są linie pola magnetycznego.

Fale Alfvén w tym przypadku mają tendencję do posiadania wielkiej spójności w wysokości (lub amplitudzie, która jest powszechnym terminem kiedy bierzemy pod uwagę falę) ale są one losowe co do kierunku.
Możesz myśleć o tym jak o kręcącej się skakance, zawsze o takiej samej odległości od środka, niemniej jednak do wykazywania zdolności do bycia w wielu miejscach w przestrzeni.

Innym sposobem naukowcy założyli iż fale są jak „losowy spacer po sferze”, zawsze taki sam dystans od podanego centrum, ale ze zmiennym położeniem.

Takie metaforyczne opisy bazują na tym jaki instrument w przestrzeni kosmicznej posiadamy, w rzeczywistości obserwowano to kiedy widzieli fale magnetyczne poruszające się w wietrze słonecznym.
Okazało się, że równania opisujące ten rodzaj ruchu (równania niezbędne do zaawansowanych modeli naukowych całego systemu) nie zostały łatwo odnalezione.

„Zagadką do rozwikłania było to dlaczego amplituda jest stała” mówi Roberts.” Jest to bardzo trudne odnaleźć równania które odpowiadają za całą charakterystykę pola magnetycznego.

Podobne fale w rzeczywistości są widziane w świetle, zwane falami spolaryzowanymi. Ale pola magnetyczne mają dodatkowe ograniczenia dla jakiego kształtu i konfiguracji są one w ogóle możliwe.
Roberts znalazł sposób na nachodzenie się licznych fal o różnych długościach i w taki sposób iż ostatecznie dokonały zmiany w amplitudzie tak małej jak było to możliwe.

Ku ich zaskoczeniu, równania które stworzył Roberts pasowały do tego co było obserwowane bliżej niż się on sam spodziewał.
Równania nie tylko pokazują stałość amplitudy ale również pokazały losowe skoki i ostre zmiany (niewyjaśnione właściwości widziane w obserwatoriach przez nich samych).

„Nakładając fale w ten sposób dały nam one możliwość zapisania równania którego wcześniej nie posiadaliśmy” mówi Roberts.
„Jak i również ma to samo w sobie pozytywną konsekwencję bardziej realistyczną niż się spodziewaliśmy, ponieważ pokazuję nieciągłości jakie aktualnie widzimy w słonecznym wietrze.

To jest ważne dla symulacji komputerowych i modeli gdzie chcemy zacząć z warunkami początkowymi, które są tak blisko do obserwowanego wiatru słonecznego jak tylko potrafimy „.

Oczywiście posiadanie takiego równania nie wyjaśnia przyczyny dlaczego fale w wietrze słonecznym są ukształtowane w ten sposób.
Niemniej jednak równania, które opisują jak poruszają się fale otwierają drzwi do bardziej dokładnych symulacji które pomogą nam wyjaśnić te przyczyny.
Przez modele i obserwacje naukowcy kontynuują cykliczną naturę takich badań, do czasu jaki fizyczny proces na Słońcu powoduję dziwne w kształcie fale Alfvén wkrótce może stanie się to jasne.

Oryginał : Karen C. Fox
NASA’s Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.
Źródło: http://www.nasa.gov/mission_pages/sunearth/news/math-solarwind.html 

Tłumaczenie: WosZ

Polecane: