Magnetisierte Jets in der Sonnenatmosphäre

Beobachtungen zeigen, dass die äußere Atmosphäre der Sonne (die Sonnenkorona) viel heißer als die Photosphäre ist. Aufgrund der Strahlung und Wärmeleitung würde das koronale Plasma in kürzester Zeit ohne externe Heizquellen abkühlen. Das ist das bisher ungelöste koronale Heizungsproblem. Einfache Schätzungen zeigen, dass die Chromosphäre der Sonne, eine dünne Schicht zwischen der Korona und der Photosphäre, hat noch höhere Energieverluste aufweist. Daher ist die Erwärmung des chromosphärischen Plasmas ein ebenso wichtiges Problem, wie die koronale Heizung. Die mechanische Energie der photosphärischen Bewegungen können die Energieverluste in der Chromosphäre und Korona kompensieren, aber der Mechanismus des Energietransports und der Ableitung sind nicht bekannt. Neue hochauflösende Beobachtungen offenbarten allgegenwärtig magnetisierte Jets mit unterschiedlicher Geschwindigkeit, Temperatur und Dichte. Das Magnetfeld dieser Jets kann durch photosphärische Bewegungen und durch den Ausbruch des neuen magnetischen Flusses verdreht werden. Diese Jets können aufgrund magnetischer Drehung und Scherbewegungen instabil sein. In diesem Projekt soll die Stabilität von magnetisierten Jets in der Chromosphäre und Korona, sowie ihre Rolle in der Plasmaheizung und Destabilisierung von großen magnetischen koronalen Strukturen erforscht werden. Die Projektaufgaben sind: (1) Kink Instabilität von rotierenden und verdrillten Jets, (2) Kelvin-Helmholtz Instabilität und Heizung von verdrillten teilweise ionisierten chromosphärischen Jets, (3) Strouhal Instabilität der magnetischen Flussröhren, (4) statistische Beziehung von Protuberanzen Tornados (die Gegenstücke der terrestrischen Tornados) mit koronalen Massenauswürfen (CMEs). Aufgaben 1-3 werden durch analytische und numerische Lösungen von magnetohydrodynamischen Gleichungen erfüllt. Aufgabe 4 wird durch die Analyse von Beobachtungen der neuesten Sonnen Missionen (Solar Dynamics Observatory und STEREO) erfüllt. Die innovativen Ideen der Projekte umfassen den Einfluss der Rotation auf die Kink Instabilität in verdrillten magnetischen Flussröhren, den Einfluss der neutralen Wasserstoffatome auf die Kelvin- Helmholtz Instabilität von verdrillten chromosphärischen Jets, den Einfluss der teilweise Ionisierung auf die Strouhal Instabilität der quer beweglichen Magnetröhren, und die Rolle der Tornados in der Destabilisierung der Protuberanzen. Die erwarteten Ergebnisse des Projekts haben großen Einfluss auf die Lösung des von koronalen und chromosphärischen Heizungsproblems und selten die Vorhersage des Weltraumwetters deutlich verbessern.

Die Atmosphäre der Sonne viel heißer als die Photosphäre ist. Aufgrund der Strahlung und Wärmeleitung würde das Plasma in kürzester Zeit ohne externe Heizquellen abkühlen. Die mechanische Energie der photosphärischen Bewegungen können die Energieverluste in der Chromosphäre und Korona kompensieren. Die magnetisierte Jets mit unterschiedlicher Geschwindigkeit, Temperatur und Dichte kann instabil sein und the plasma zu heizen. Das primäre wissenschaftliche Ziel des Projekts war die Studie die Stabilität von magnetisierten Jets in der Chromosphäre und Korona, sowie ihre Rolle in der Plasmaheizung und Destabilisierung von großen magnetischen koronalen Strukturen. Die Hauptergebnisse des Projekts sind die Kink Instabilität und Heizung von zylindrischen und dreieckigen Strahlen, Kelvin-Helmholtz Instabilität von verdrillten teilweise ionisierten chromosphärischen Jets, die erste Beobachtung den Alfvén-Schockwellen und ihre Energieumwandlung in der Chromosphäre, und die statistische Beziehung von Protuberanzen Tornados mit koronalen Massenauswürfen(CMEs). Die Ergebnisse des Projekts sind großen Einfluss auf die Lösung des von koronalen und chromosphärischen Heizungsproblems und die Vorhersage des Weltraumwetters.