(Z lewej) Warstwa podwójna eksplodująca ze Słońca, przyspieszając w kosmos tony plazmy w postaci "koronalnego wyrzutu masy". (Z prawej) Hałaśliwe radiowo warstwy podwójne (pomarańczowy) z obu stron galaktyki aktywnej pomiędzy nimi - Fornax A. Cienkie włókno, łączące galaktykę z warstwą podwójną i transmitujące energię elektryczną, która steruje jej radiacją, nie widać na tym zdjęciu.
1 lipca 2005
Odkąd laboratoryjni badacze dokumentują zachowanie się plazmy, wiele niewyjaśnionych zjawisk w naturze stało się zrozumiałych. Elektryczne warstwy podwójne są znacznym przykładem, dając wiele jasnych odpowiedzi na wiele obserwacyjnych tajemnic. W tych przypadkach, popularne spekulacje oparte na czystej matematyce, nie są już dłużej użyteczne.
Kurczenie się plazmy we włókna następuje zarówno na skutek sił magnetycznych, jak i elektrycznych. Możemy wykryć pola magnetyczne na odległość i rozumieć, dlaczego włókna zachowują się tak a nie inaczej. Ale kolejna powszechna formacja plazmowa jest czysto elektryczna. Możemy ją wykryć tylko wysyłając do niej sondę.
Anthony Peratt, powiązany z laureatem Nagrody Nobla Hannesem Alfvénem, opisał tą formację w swoim podręczniku Fizyka Plazmowego Wszechświata. Napisał tam o „...dwóch cienkich i bliskich regionach o przeciwnej nadwyżce ładunku, przez co powstaje spadek potencjału...” Owe dwa regiony są zwane "warstwą podwójną". Ponieważ bliska jest nam idea, że dodatnie i ujemne ładunki przyciągają się nawzajem, pomysł, żeby warstwa ładunków dodatnich pozostawała blisko warstwy ładunków ujemnych jest sprzeczna z intuicją.
Ale te "cienkie i bliskie regiony przeciwnego ładunku" nie są samotne w przestrzeni. Tworzą się w prądzie elektrycznym - w strumieniu naładowanych cząstek - i działają jak część obwodu włókna.
Pochodzenie warstwy podwójnej jest efektem sprzężenia zwrotnego. fluktuacje w gęstości i prędkości ładunków powodują powstawanie spadek potencjału, ten z kolei przyspiesza ładunki i prowadzi do dalszych fluktuacji w przepływie prądu.
W prądzie ujemne elektrony wieją w jednym kierunku, a dodatnie jony w drugim. Spadek potencjału zwiększa prędkość przepływu po stronie niższego potencjału - elektronów po jednej stronie, jonów po drugiej.
Zwiększona prędkość oznacza zmniejszoną gęstość. Aby zachować neutralność elektryczną obwodu, inne cząstki o tym samym ładunku są "łapane" u wylotu strumienia. Owe złapane ładunki tworzą warstwę podwójną, z elektronami po jednej stronie i jonami po drugiej, oraz z polem elektrycznym pomiędzy nimi.
Z odpływem i przypływem wielu czynników we włóknie (gęstość, prędkość, skład, temperatura etc.), warstwy podwójne mogą się pojawiać i znikać. Amplitudy wariacji w tych czynnikach mogą być duże. Warstwy podwójne mogą przyspieszać cząstki do energii promieni kosmicznych. Są "hałaśliwe radiowo", emitując w promieniowanie w szerokim paśmie częstotliwości. Przyspieszają cząstki w strumienie. Mogą wywierać ciśnienie na plazmę i rozszerzać ją w polu magnetycznym. Mogą eksplodować i uwolnić energię zindukowaną w obwodzie elektrycznym, której będzie znacznie więcej niż w samej warstwie podwójnej.
Ponieważ warstwy podwójne zużywają energię - przyspieszając cząstki i promieniując - muszą być zasilane przez źródło zewnętrzne. Zdolność prądów Birkelanda do transmitowania energii na ogromne odległości, oznacza, że źródło może znajdować się wiele lat świetlnych - setki a nawet tysiące - od odbiornika.
We wszechświecie plazmowym, energetyczne zdarzenia nie mogą być wyjaśnione tylko przy pomocy warunków lokalnych. Należy rozważyć efekty całego obwodu - co może obejmować całą galaktykę lub grupę galaktyk. Z tego właśnie powodu, gdy przeważające standardowe spojrzenie zezwala tylko na istnienie izolowanych [wysp] galaktyk i gwiazd w kosmosie, model elektryczny podkreśla łączność.
Na zdjęciu Fornax A, powyżej, niewielki, lecz energetyczny plazmoid w centrum galaktyki wyładowuje energię wzdłuż przeciwnie skierowanych włókien prądów Birkelanda (niewidocznych na tym zdjęciu) do obłoków radiowych. Rozproszony prąd zawraca z nich do ramion spiralnych, gdzie jego zwiększona gęstość powoduje powstawanie gwiazd, po czym wraca do centralnego plazmoidu.
Irving Langmuir, jeden z wczesnych pionierów badań nad plazmą, odkrył warstwy podwójne podczas badań w swoim laboratorium w latach 20-tych XX w. Hannes Alfv&aecute;n, ojciec plazmowej kosmologii, w 1958 zaproponował ich istnienie w kosmosie. Warstwy podwójne w kosmosie nie zostały odkryte aż do 1978 roku, kiedy to dokonały tego orbitujące poprzez nie sztuczne satelity, które dokonały pomiarów zmian ich pola elektrycznego.
Fakt ten jest niepodważalny. Ale tradycyjne teorie astrofizyki - kinetyka gazów, grawitacja i fizyka cząstek elementarnych - nie dostarczają elektrycznego spojrzenia, aby uczynić ten fakt istotnym. A fakty nieistotne są po prostu ignorowane. Często ich się nawet nie zauważa.
Zjawisko warstw podwójnych staje się duchem, na którego polują konwencjonalni astrofizycy. Potrafią oni dostrzec i rozpoznać pola magnetyczne w kosmosie. Używają konceptualnych narzędzi magnetohydrodynamiki (MHD - fizyka płynów podatnych na siły magnetyczne), aby wyjaśnić magnetyczne wpływy na gaz.
Jednak ponieważ warstwa podwójna jest w pełni elektryczna i może być zarejestrowana tylko poprzez wysłanie do niej sondy, konwencjonalni astrofizycy nie są w stanie zdać sobie sprawy z jej istnienia. Ponieważ pole elektryczne w prądzie Birkelanda jest równoległe do pola magnetycznego (prąd przyległy do pola), więc pole elektryczne warstwy podwójnej również takie jest, więc MHD nie ma tu zastosowania. Koncepcje astrofizyczne powodują ślepe plamy w postrzeganiu.
Astrofizycy widzą tylko efekty działania warstw podwójnych, są więc na straconej pozycji w ich wyjaśnianiu. Energetyczne zdarzenia następują bez obecności współmiernych do nich przyczyn, zupełnie, jakby jakiś duszek bruździł we wszechświecie. Na lewym zdjęciu powyżej, pętla włókna słonecznego rozszerza się nagle i eksploduje, popychając masę plazmy, która przyspiesza do znacznego procentu prędkości światła. Dżety z przeciwnych biegunów galaktyki kończą w energetycznych chmurach (po prawej u góry), która obficie promieniuje w paśmie radiowym i rentgenowskim.
Tekst w ostatnim odnośniku - napisany z konwencjonalnego punktu widzenia - pokazuje ślepą plamę astrofizyki: próba wyjaśnienia zaczyna się od "plazmy", ale przechodzi w "gaz", a kończy się na "wierze", że nieco światła na anormalne przyspieszanie może rzucić magnetyzm.
Konwencjonalni teoretycy bazują na matematycznych sztucznościach - takich jak czarne dziury i rekoneksja magnetyczna - aby wypełnić czymś swój ślepy punkt. Ale nauka bazuje na faktach, a nie sztucznościach. A fakty są takie, że warstwy podwójne można wytwarzać w laboratoriach zarejestrować bezpośrednio w kosmosie. Czarne dziury i rekoneksję magnetyczną - nie.
Redaktorzy wykonawczy: David Talbott, Wallace Thornhill
Menadżer: Amy Acheson
Drugorzędni redaktorzy: Mel Acheson, Michael Armstrong, Dwardu Cardona, Ev Cochrane, C.J. Ransom, Don Scott, Rens van der Sluijs, Ian Tresman
Webmaster: Michael Armstrong
Przetłumaczono z: Seeing More Electricity in Space
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz