2. KORONAN MASSAPURKAUKSIEN ROOLI AURINGOSSA

2.1. Protuberanssit ja kypärämäiset valonauhat

Protuberanssi on viileämmän kaasun tihentymä korkealla auringon atmosfäärissä. Jotta protuberanssit tulisivat näkyviin, täytyy aurinkoa havaita suotimella, joka päästää läpi vain vedyn H_alfa-viivan (656,3 nm). Tämä viiva muodostuu auringon pinnan yläpuolella. Kuviossa 2.1 näkyy aurinko H_alfa-suotimen läpi kuvattuna. Auringon kiekolla näkyviä mustia ”käärmeitä” kutsutaan filamenteiksi ja reunalla näkyviä kirkkaita muodostumia protuberansseiksi. Itse asiassa filamentit ovat fyysisesti aivan samoja kuin protuberanssit. Ne näyttävät erilaisilta puhtaasti geometrisesta syystä. Nähtynä kirkkaan kiekon päällä protuberanssin tiheä viileä kaasu absorboi ja sirottaa auringon valon poispäin havaitsijasta ja näyttää tämän takia mustalta. Reunalla olevat protuberanssit ovat puolestaan mustan taivaan päällä ja tällöin tiheä viileä kaasu sirottaa auringon valoa suoraan havaitsijaa kohti ja näyttäytyy näin ollen kirkkaana.⁹

Kuvio 2.1. Klikkaa

Kuinka filamentit voivat pysyä pitkiäkin aikoja auringon atmosfäärissä? Filamentit muodostuvat pitkin neutraaleja magneettisia viivoja. Neutraalit magneettiset viivat ovat sellaisten auringon alueiden rajakohtia, joissa vaihtuu auringon pinnan normaalin suuntaisen magneettikentän merkki. Kuvio 2.2 tarjoaa valaistusta asiaan. Kuvassa on vasemmalla auringon tietty kohta H_alfa-suotimen läpi ja oikealla sama kohta samaan aikaan magnetogrammilla kuvattuna. Magnetogrammi-kuvassa vaaleanpunainen, punainen ja keltainen vastaavat magneettisia kenttäviivoja, jotka osoittavat auringosta poispäin. Purppura, sininen ja vaalean sininen vastaavat puolestaan magneettisia kenttäviivoja, jotka osoittavat aurinkoa kohti. Magneettisia neutraaleja viivoja sijaitsee kohdissa, joissa kylmät värit muuttuvat lämpimiksi. Vertaamalla kuvia, huomataan, että filamentti sijaitsee juuri tällaisessa paikassa. Filamentin muoto seuraa tarkasti magneettista neutraalia viivaa. Tämä antaa vihjeitä siitä, että magneettikentät pitävät filamentteja (ja protuberansseja) koossa auringon gravitaatiokenttää vastaan.⁹

Kuvio 2.2. Klikkaa

Kypärämäiset valonauhat (engl. helmet streamer) ovat kirkkaita, pitkulaisia ja koronan yleisimpiä rakenteita. Valonauhat kapenevat ja jatkuvat kauas auringon pinnasta. Ne voivat olla pitkäikäisiä, mutta dynaamisia rakenteita. Valonauhat näyttävät muuta koronaa kirkkaammilta, sillä plasman tiheys niissä on suurempi ja se lisää valon sirontaa. Aivan kuten protuberanssien tapauksessa, myös valonauhojen plasmakaasun rakennetta pitää yllä auringon magneettikenttä ja sen virtaus ulospäin. Valonauhojen tyvi koostuu sisäkkäisistä magneettikentän viivoista, jotka on ankkuroitu molemmista päistä fotosfääriin. Silmukoiden väliin muodostuu magneettisia neutraaleja viivoja. Näissä kohdin on usein tummempi onkalo, jossa voidaan toisinaan nähdä filamentti. Kauempana auringosta aurinkotuuli pakottaa magneettisten silmukoiden ns. avautumaan. Tällöin ne venyvät kauas (käytännöllisesti katsoen äärettömyyteen) auringosta. Tämä selittää valonauhojen pitkulaisen muodon.⁹ Tyypillisiä valonauhoja nähdään kuviossa 2.3, joka on valkoisen valon auringonpimennyskuva.

Kuvio 2.3. Klikkaa

Valonauhojen mahdollista magneettista rakennetta on hahmoteltu kuviossa 2.4. Kuviossa 2.4a on kuvattu sellaista valonauhaa, josta puuttuu tyvestä tummempi onkalo. Mallissa kaikki magneettiset kenttäviivat on ankkuroitu kiinni aurinkoon. Tällainen magneettikentän topologia ei kuitenkaan voi varastoida liikamäärin energiaa. Kyseisellä tavalla pakkautunut magneettikenttä voi purkautua, mutta koska energian määrä on pieni, ei kyseinen purkautumistyyppi voi liittyä koronan massapurkauksiin. Kuviossa 2.4b on kuvattu tapaa, jolla auringon atmosfääriin voi varastoitua paljon magneettista energiaa. Tässä tapauksessa aurinkoon ankkuroituneiden magneettikenttien sisällä on kokonaan auringosta irrallaan olevia magneettisia silmukoita. Irrallaan olevat magneettiset silmukat voivat liikkua ulos koronasta ja laajentuessaan samalla luovuttaa kaiken magneettisen energiansa. Kuviossa 2.4 on yksinkertaisuuden vuoksi oletettu akselisymmetrinen korona. Oikeassa koronassa näin ei tietenkään ole vaan tilanne on paljon mutkikkaampi. Voidaankin olettaa, että onkalo ei ole siisti selvästi irrallinen magneettinen silmukka/kupla vaan monimutkainen magneettisen vuon solmukohta (engl. magnetic flux rope). Kuvio 2.4b selittää monia valonauhojen havaittavia ominaisuuksia. Pienemmän tiheyden onkalo valonauhan tyvessä on kuvassa näkyvien irrallisten magneettisten silmukoiden muodostama. Näiden silmukoiden sisällä on filamentti. Kuvassa näkyvä tumma lyhyt viiva kuvaa filamenttia. Se on kiinni auringossa ja magneettisesti irrallaan olevan alueen tyvessä. Valonauhojen kirkkaus tulee tiheämmistä osista, joita kuvaa sävytetty alue kuvassa. Jos tämä selitys valonauhojen rakenteesta on hyväksyttävissä, ovat myös useat koronan massapurkauksien fysikaaliset rakenneongelmat ratkaistu tyydyttävästi. Koska koronan massapurkaukset tapahtuvat usein valonauhoissa, on perusteltua identifioida sama kolmeosainen rakenne kummastakin.¹⁰

Kuvio 2.4. Klikkaa