¿Por qué la corona del sol es mucho más caliente que la superficie del sol?

Si todavía es un “misterio”, ¿por qué esperas que alguien sepa sobre Quora?

1. Tampoco sé POR QUÉ es porque solo soy un pequeño y débil estudiante de física.

PERO 2. Considerando la forma en que se hizo su pregunta, creo que puedo sorprenderlo con lo siguiente.

Ahora, para ser honesto contigo: te han mentido. Toda tu vida.

4000 Kelvin no está caliente (para un gas). De hecho, en 4000 Kelvin en la mayoría de los lugares del universo, morirías congelado en poco tiempo.

Lo mismo vale para 50,000 o 1,000,000 Kelvin.

La temperatura se define más o menos así:

[matemáticas] 1/2 * m * v² = 3 / 2k * T -> T = mv² * 1 / (3k) [/ matemáticas]

En esta fórmula, v es la velocidad media de las moléculas de aire / hidrógeno / iones de helio, k es la constante de Boltzmann y m es la masa de la partícula que está observando.

Lo que significa: la temperatura se define por la energía cinética media del medio.

Dentro de la atmósfera terrestre, el aire es bastante denso (1,2 kg / m³, o alrededor de 900 veces más ligero que el agua). Hay tantas moléculas que chocan contra ti constantemente, liberando su energía y manteniéndote a temperaturas agradables que tu cuerpo puede soportar (entre 0 y 100 Fahrenheit o -20 y alrededor de 40 Celsius). Pero dado que son tantos constantemente chocando entre sí y con usted, no pueden acumular grandes cantidades de velocidad. Se mueven a unos 600 m / s a ​​300 K.

En la atmósfera superior de la tierra o del sol, la densidad es mucho más baja: es tan baja que las partículas pueden moverse más y más rápido, pero no lo sentirías y no podrías medirlo. Estarías muy, muy frío.

De hecho, decir que la corona del sol es increíblemente caliente, es solo otra forma de decir: los iones de helio e hidrógeno se mueven muy rápido, aproximadamente 1500 veces más rápido que aquí en la Tierra, pero son pocos, por lo que no se dará cuenta eso.

El problema del calentamiento coronal en física solar se relaciona con la pregunta de por qué la temperatura de la corona del Sol es millones de grados Kelvin más alta que la de la superficie. Las altas temperaturas requieren que la energía sea transportada desde el interior solar a la corona por procesos no térmicos, porque la segunda ley de la termodinámica evita que el calor fluya directamente desde la fotosfera solar o superficie, a aproximadamente 5800 K, hasta la corona mucho más caliente. a aproximadamente 1 a 3 MK (partes de la corona pueden incluso alcanzar 10 MK).
La delgada región de aumento de temperatura desde la cromosfera hasta la corona se conoce como la región de transición y puede oscilar entre decenas y cientos de kilómetros de espesor. Una analogía de esto sería una bombilla que calienta el aire que lo rodea más caliente que su superficie de vidrio. La segunda ley de la termodinámica se rompería.
La cantidad de energía requerida para calentar la corona solar se puede calcular fácilmente como la diferencia entre las pérdidas radiativas coronales y el calentamiento por conducción térmica hacia la cromosfera a través de la región de transición. Es aproximadamente 1 kilovatio por cada metro cuadrado de superficie en el Sol, o 1/40000 de la cantidad de energía luminosa que escapa del Sol.
Se han propuesto muchas teorías de calentamiento coronal, pero dos teorías se han mantenido como los candidatos más probables: calentamiento de ondas y reconexión magnética (o nanoflares). Durante la mayor parte de los últimos 50 años, ninguna de las teorías ha sido capaz de explicar las temperaturas extremas coronales.
Los axiones pueden ser la clave del problema del calentamiento de la corona solar.

Lo que estás preguntando es sobre la atmósfera exterior del Sol.
La respuesta es nanoflares.

Fue determinado por la misión EUNIS de la NASA. El cohete EUNIS estaba equipado con un instrumento sensible llamado espectrógrafo. Los espectrógrafos recopilan información sobre la cantidad de material presente a una temperatura dada, registrando diferentes longitudes de onda de luz. EUNIS voló casi 200 millas sobre el suelo a bordo de un cohete que sonaba, un tipo de misión de la NASA que vuela por solo 15 minutos, y reunió aproximadamente seis minutos de observaciones. Recopila nueva imagen de datos cada 1.3 segundos, rastreando las propiedades del material en un amplio rango de temperaturas en la complicada atmósfera solar.

EUNIS escaneó una región magnéticamente compleja (activa), que a menudo puede ser la fuente de destellos más grandes y eyecciones de masa coronal. A medida que la luz de la región fluía hacia su espectrógrafo, el instrumento separó la luz en sus diversas longitudes de onda. En lugar de producir una imagen típica del sol, las longitudes de onda con grandes cantidades de luz están representadas por una línea vertical llamada línea de emisión. Cada línea de emisión, a su vez, representa material a una temperatura única en el sol. Un análisis más detallado también puede identificar la densidad y el movimiento del material.

El espectrógrafo EUNIS se sintonizó en un rango de longitudes de onda útiles para detectar material a temperaturas de 10 millones de Kelvin (temperatura de nanoflares). Los científicos han planteado la hipótesis de que los nanoflares calientan el material solar en la atmósfera a temperaturas de hasta 10 millones de Kelvin. Este material se enfriaría muy rápidamente, produciendo un amplio material solar en los 1 a 3 millones de grados que se ven regularmente en la corona. El equipo de EUNIS detectó una longitud de onda de luz correspondiente a ese material de 10 millones de grados. El espectrógrafo pudo distinguir las observaciones que representan el material extremadamente caliente.

Fuentes:
1. Página en iop.org
2. ¿Por qué la atmósfera del Sol es mucho más caliente que su superficie? Nanoflares

Misión EUNIS:
1. Misión EUNIS de la NASA: seis minutos en la vida del sol
2. Misión de EUNIS

La superficie del sol recibe energía del núcleo y luego la energía pasa a la corona y luego al vacío.

Cualquier parte que observe la energía más será la más caliente.

Debido a su alta capacidad de observación, Corona es más caliente que la superficie del sol.

Se puede explicar usando una analogía, en un calentador eléctrico, la misma energía pasa a través de todo el circuito, incluido el cable de conexión, el interruptor y la bobina de calentamiento, pero solo la bobina de calentamiento se calienta. Esto se debe a que la bobina de calentamiento observa la energía más debido a su alta resistencia.

Fuente de la imagen: Google Images.

Este es un conocido problema no resuelto en física.

Se llama el problema de calentamiento coronal. Ver Corona

Extracto:

El problema del calentamiento coronal en física solar se relaciona con la pregunta de por qué la temperatura de la corona del Sol es millones de grados Kelvin más alta que la de la superficie. Las altas temperaturas requieren que la energía sea transportada desde el interior solar a la corona por procesos no térmicos, porque la segunda ley de la termodinámica evita que el calor fluya directamente desde la fotosfera solar o superficie, a aproximadamente 5800 K, hasta la corona mucho más caliente. a aproximadamente 1 a 3 MK (partes de la corona pueden incluso alcanzar 10 MK).

No esperaría que Quora resolviera un problema sin resolver tan famoso, pero si algún experto tiene algo que agregar a mi breve explicación, sería muy curioso.

La corona consiste en gas extremadamente delgado, y cuando tienes gases extremadamente delgados, puedes obtener temperaturas extremadamente altas, pero son un poco engañosas. Por ejemplo, la ionosfera de la Tierra tiene una temperatura de varios miles de grados.

Para los gases normales, la energía pasa del calor al frío, y estos procesos de transferencia de calor se denominan procesos térmicos. Cuando tienes un gas muy delgado, es posible inyectar energía directamente a los átomos a través de varios métodos (por ejemplo, envía ondas de sonido a través de ellos o excita los átomos con electricidad). Estos se denominan procesos no térmicos, ya que no implican transferencia de calor, y no necesariamente tiene flujo de energía de caliente a frío. Como los gases son tan delgados, una pequeña cantidad de energía puede excitar los átomos a temperaturas extremadamente altas. Esto sucede tanto con la atmósfera terrestre como con la corona solar.

Esta es una pregunta que confundió a los científicos durante bastante tiempo. Normalmente, lo que cabría esperar es un entorno más fresco a medida que se aleja de una fuente caliente. Según las nuevas evidencias, esto se debe a pequeñas explosiones en la superficie solar llamadas nanaoflares. Estas son explosiones de calor impulsivo que pueden alcanzar los 10 millones de grados Kelvin y calentar la atmósfera solar. A esta temperatura, los materiales estarían en estado de plasma. Sin embargo, los estudios sobre el mecanismo de los nanoflares se encuentran en la etapa infantil.

Para obtener más información y evidencias, siga los enlaces de la NASA:

¿Por qué la atmósfera del sol es más caliente que su superficie?

La mejor evidencia aún para la teoría de calentamiento coronal

Seis minutos para estudiar la calefacción solar

Normalmente, cuando se aleja de una superficie caliente, el ambiente se enfría, pero en el caso del sol, la atmósfera es casi 300 veces más caliente que la temperatura de la superficie de 10,340 grados Fahrenheit. Corona del sol se calienta con pequeñas explosiones llamadas nanoflares. Estas son explosiones de calentamiento impulsivo que alcanzan temperaturas de casi 10 millones de grados Kelvin o 18 millones de grados Fahrenheit, incluso mayores que la temperatura promedio de la corona y proporcionan calor a la atmósfera. Estos se llaman nanoflares porque liberan una billonésima de energía de una llamarada regular, y millones de ellos se disparan a través del sol y calientan colectivamente la atmósfera del sol.

¿Por qué se eleva el aire caliente? Se eleva porque es menos denso que el aire frío. La densidad del aire está directamente conectada a su temperatura, o la cantidad de energía que alberga. Básicamente, el aire caliente requiere más espacio para la misma cantidad de masa porque cuando hace frío, se mueve menos, y cuando hace calor, se mueve más. Ese movimiento evita que las partículas de la materia se acerquen demasiado entre sí, lo que reduce su densidad y que percibimos como flotabilidad atmosférica.

El interior del Sol no es “más frío” en su interior, en realidad tiene más energía que la superficie y la corona, pero ¿qué le falta? La capacidad de realizar ese potencial como energía cinética porque el peso de la materia crea presión que impide el movimiento a través de la compresión. No puede volverse menos denso. A medida que el asunto comienza a albergar más energía, su potencial se vuelve menos estable y lucha por la libertad con un poco más de vigor. Esto es cuando comienza su migración a la superficie, y a medida que se comprime menos con la materia a su alrededor y progresa continuamente hacia una menor densidad. (Piense en intentar liberarse de la ropa que no le queda bien). Esta tendencia continúa hasta la corona, donde ahora tiene la capacidad de transformar eso sobre la acumulación de potencial en su contraparte cinética. por ejemplo, las cosas se vuelven “más calientes”.

Esa sigue siendo una pregunta abierta en física, pero los modelos actuales sugieren que el magnetismo es el principal responsable de transmitir el calor desde la superficie a la corona. Específicamente, las ondas magnetohidrodinámicas —corrientes en el plasma que se mueven bajo la influencia de variaciones en el campo magnético del sol— transportan energía hacia la corona.

Magnetohidrodinámica

http://www.aanda.org/articles/aa … (nota: el enlace es PDF)

Estas ondas magnéticas parecen ser el principal impulsor de energía en la corona:

https://www.sciencedaily.com/rel …

Gran pregunta! Y la respuesta corta es: no lo sabemos (seguro).

La última vez que verifiqué, este problema aún no se había resuelto, aunque hay al menos una hipótesis sólida.

Los “nanoflares” que explotan en la superficie del sol bombean calor intermitentemente a la atmósfera del sol. Cada uno de estos es mucho menos enérgico que una llamarada solar en toda regla, pero millones de ellos que se apagan cada segundo en la superficie del sol podrían potencialmente calentar la atmósfera sin cambiar notablemente la temperatura superficial promedio general del sol.

¿Te refieres a que las manchas solares son más frías que sus alrededores? El sol no tiene una superficie sólida, por lo que la fotosfera es a lo que muchos se refieren como la superficie ya que tanta luz puede emitir para hacerla claramente visible. Las manchas solares son donde los campos magnéticos crean depresiones en la fotosfera y terminan dispersando partículas cargadas que habrían contribuido a calentar esa parte de la atmósfera.

Un dato importante a tener en cuenta al considerar esta pregunta es que el interior del sol es mucho más caliente que la superficie (la temperatura central es de ~ 15 millones de Kelvin). Los mecanismos detrás de la diferencia de temperatura en la superficie mucho más fría y la corona mucho más caliente es lo que no se sabía, pero eso se ha estudiado recientemente y ahora se entiende mejor.

Básicamente, los chorros de gas de las profundidades del sol y las ondas magnéticas transfieren enormes cantidades de energía a la corona. Exactamente cómo funciona ese proceso parece que todavía es un área de investigación activa.

http://www.spacedaily.com/report …

http://blogs.discovermagazine.co …

http://news.discovery.com/space/ …

http://arstechnica.com/science/n …

Escribí ‘¿Por qué la Corona del sol es millones de grados más caliente que su superficie?’ En Google, y este fue el primer enlace;

¿Por qué la atmósfera del sol es más caliente que su superficie?

Este enlace sugiere que un fenómeno llamado nano-bengalas puede ser la razón, pero está lejos de ser una pregunta respondida.

A menudo encontrará que Google es una forma mucho más rápida de obtener respuestas que esperar que alguien responda sus preguntas aquí.

Algunas personas creen que algún tipo de interacción entre los campos electromagnéticos creados por el Sol y las partículas cargadas emitidas por el Sol funcionan juntas para calentar la capa de corona del Sol, pero aún no se ha encontrado una respuesta definitiva para esto. pregunta particular

Los científicos acaban de descubrir que la corona se calienta por un fenómeno previamente desconocido llamado nanoflares. Decenas de millones de estos nanoflares ocurren cada segundo, calentando la corona a aprox. 3 millones de grados Cada nanoflare tiene una temperatura de aproximadamente 18 millones de grados.

¿Por qué la corona del sol es mucho más caliente que la superficie del sol?

Todo tipo de conjeturas educadas de los mayores cerebros de la astrofísica, pero incluso con la última tecnología satelital y de observación, el jurado aún está fuera.

Mi suposición es que los nanoflares, las propiedades no convencionales del electromagnetismo y una peculiaridad en las leyes de la termodinámica se combinarán para ofrecer una explicación factible.

Explicándolo tan simple como puedo,
La superficie gira más lentamente que el núcleo, el núcleo gira alrededor de su eje a alta velocidad, ya que es extremadamente denso. Entonces, debido a la rotación, el sol y el núcleo de otras estrellas se calientan más que la superficie.

Una vista alternativa: los corpúsculos de radiación (fotones) son las partículas de materia 3D más básicas. La mayoría de los fotones irradiados desde la región coronal del sol (u otras estrellas) son fotones recién creados en esa región. Como tales, no representan parámetros (temperatura) de la superficie del macro cuerpo del sol. La frecuencia promedio de fotones, irradiados desde la región coronal, depende solo de la velocidad y cantidad de cuantos libres de materia disponible en la región. Estos son muy altos en la región coronal en comparación con el macro cuerpo del sol. Ver: problema de calentamiento coronal , ‘MATERIA (reexaminada)’.