piątek, 2 grudnia 2016

Prądowe modele Słońca - elektryzujący temat: konkluzje

Kristian Birkeland, eksperymentujący z terrellą (1908-1913).

25 sierpnia 2016

Spekulacje o elektrycznych aspektach Słońca były powszechne na długo przed Birkelandem.

W publikacji z 1904 roku, szwedzki fizyk i chemik, Svante August Arrhenius (1859-1927), twierdził, iż ciśnienie promieniowania słonecznego ma wpływ na warkocze komet i powstawanie ładunków ujemnych w atmosferach ciał niebieskich, w tym Ziemi, dopóki ładunek nie urośnie do stopnia prowadzącego do wyładowania i promieni katodowych, które prowadzą ładunek z powrotem we Wszechświat. Arrhenius ostrożnie rozważył równowagę pomiędzy elektronami, wychodzącymi ze Słońca i przychodzącymi. Rozumował, że Słońce musi pobierać tyle elektronów, ile traci, żeby zachować elektryczną równowagę, i że ciśnienie promieniowania, wywierane na inne gwiazdy, zmusza je do wyrzucania naelektryzowanych cząstek pyłu, które muszą potem przejść przez zewnętrzne obszary Słońca, gdzie powodują dostatecznie dużą różnicę potencjałów, aby doszło do wyładowania:

Jeżeli Słońce emituje wokół tylko ujemnie naładowane cząstki, nabrałoby wkrótce tak dużego ładunku dodatniego, że siła elektryczna wkrótce ściągnęłaby je z powrotem. Musi więc być jakaś przyczyna, dostarczająca z powrotem do Słońca tyle ujemnych ładunków, ile z niego ucieka na skutek emisji. (...) owe naładowane ciała rozłączają się z ujemnym ładunkiem w postaci elektronów, przemierzających przestrzeń. Droga owych elektronów jest pod silnym wpływem dodatnio naładowanych Słońc. Ich ścieżki stają się przez to zakrzywione i kreślą hiperbole wokół Słońc. Jeżeli ich peryhelium jest mniejsze, niż promień Słońca, wpadają do niego, niwelując jego ładunek dodatni. (...) Słońce odzyskuje z przestrzeni tyle ujemnej elektryczności, ile straciło. Ładunki elektryczne ze Słońca są przez to bardzo efektywnymi regulatorami (...) Z tych rozważań widzimy, że efektywna równowaga pomiędzy zyskami a stratami w ujemnej elektryczności zostaje zachowana.

Nie jest jasne, czy Arrhenius uważał przypływ elektronów tylko za przyczynę świecenia korony i mgławic planetarnych, a ciepło za przyczynę światła fotosfery, czy też sformułował model elektrycznego wszechświata, w którym tworzą one wszelkie światło gwiazd. Co więcej, wykluczył, aby Słońce mogło rozpraszać elektrony w postaci promieni katodowych: Gdyby przypuszczać, jak to robią niektórzy autorzy, że ujemna elektryczność opuszcza Słońce w postaci promieni katodowych, efektywna cyrkulacja, opisana powyżej, nie mogłaby mieć miejsca. Podczas, gdy dopływ elektronów do Słońca zdominowany byłby elektrycznością, ich emisja związana by była z siłą nie elektryczną, jaką jest ciśnienie promieniowania.

Abstrahując od wielu równie godnych wzmianki, acz niewątpliwie przeoczonych, był to czas, gdy na scenę wszedł Kristian Birkeland. Respektując wiele z ich przemyśleń, Birkeland spoczął na ramionach olbrzymów. Wiodącą rolę w rozwoju jego modeli była praca z terrellami i solellami, nie tylko celem wyjaśnienia ziemskiej zorzy, ale również światła zodiakalnego, warkoczy komet i pierścieni Saturna. Strumienie cząstek, emitowane przez Słońce, były w tym kluczowe, ale zamiast ciśnienia promieniowania, wywieranego na pył, miały formę 'promieni katodowych'. Zakładając, że korona słoneczna jest pochodzenia elektrycznego, Birkeland wskazał plamy słoneczne jako najprawdopodobniejsze źródło strumieni elektronów, odpowiedzialnych za zorze polarne. Tak, jak jedynie namagnesowany solellus mógł wykazywać plamy słoneczne, i wszystkie jego inne właściwości świetlne, w warunkach zewnętrznego zasilania w słabej próżni, tak samo Słońce, na którym wszystko jest magnetyczne, powinno być zasilane z zewnątrz. Jego własne słowa:

Wreszcie można założyć, a to, zgodnie z analogiami doświadczalnymi, wydaje się najprawdopodobniejsze, że Słońce, w relacji z kosmosem, posiada potężny ujemny ładunek, o wartości około 600 milionów woltów.

Według Birkelanda, Słońce zawdzięcza większość swojego magnetyzmu korpuskularnym, zamkniętym prądom na zewnątrz Słońca. Rozszerzając, każda gwiazda we Wszechświecie jest areną działania sił elektrycznych o niewyobrażalnej sile.

W świetle długiej linii swych świetlnych prekursorów, które aspekty wizji Birkelanda była całkowicie oryginalna? Użycie terrelli i solelli nie było osobliwością, pozwalającą jedynie na symulację wiatru słonecznego, ziemskiej magnetosfery i zorzy, zasilanymi elektrycznie, lub przez 'promienie katodowe'. Zasługą Birkelanda było skatalogowanie szerokiego pola obserwacji zorzy, prądów tellurycznych i światła zodiakalnego; replikacja plam słonecznych; odkrycie przepływu prądów słonecznych wewnątrz ziemskiej magnetosfery, wzdłuż linii pola geomagnetycznego; oraz badanie, czy 'przylegające do pola' prądy zamykają obwód przez jonosferę prostopadle czy równolegle.

Co miało miejsce po Birkelandzie, do czasów obecnych? Wiele pojęć, rozważanych przez ów szereg wczesnych naukowców, zostało zaakceptowane i było rozwijane – pole heliomagnetyczne, wiatr słoneczny, oddziaływania słoneczno-ziemskie, planetarne magnetosfery oraz procesy elektromagnetyczne w chromosferze, koronie, świetle zodiakalnym, w warkoczach jonowych komet oraz zorzach polarnych. Ale kiedy przychodziło do bardziej radykalnych pomysłów, jak elektryczne przyczyny części, lub całości światła gwiazd, to Birkeland był raczej ostatnim, a nie pierwszym, reprezentantem tradycji naukowej. Trwające od dawna przypuszczenia, że żarzenie koronalne jest generowane przez zewnętrzne prądy elektryczne, wygasło w latach 20-tych, gdy Arthur Eddington i Georg Gamow utorowali drogę do teorii gwiazdowej nukleosyntezy.

Elektromagnetyczny model Słońca i innych aspektów kosmologii, traktowane bez pogardy i reprezentujące nawet główny paradygmat, podczas drugiej połowy XIX wieku, obłożono klątwą po narodzinach mechaniki kwantowej oraz teorii Einsteina. Nieliczni, indywidualni dysydenci, którzy kontynuowali zgłębianie bardziej kontrowersyjnych potencjałów elektrycznych w kosmologii – Charles Bruce, Immanuel Welikowski, Eric W. Crew, Hannes Alfvén, Ralph Juergens oraz ich uczniowie – zostali odrzuceni na same obrzeża pola badań, o ile nie bezceremonialnie odrzuceni. I choć wielu niosło lampę, w nadziei, być może pomyślnej demonstracji współczesnego solellusa, aby ponownie zapalić debatę – przeprowadzony na tą samą skalę i z tą samą elegancją, jak to pokazywano na uczelni wiek temu. W obecnej sytuacji, być może wszystko zależy od tego, kto jest u władzy.


Autor: Rens Van Der Sluijs

Podziękowania dla Roberta J. Johnsona za wskazanie paru defektów w szkicach.

Przetłumaczono z: Current Models of the Sun — A Charged Subject: Conclusion

Przetłumaczył: Łukasz Buczyński

1 komentarz:

  1. Inspirująca wiedza warta rozdawania.. podaj dalej polecam.

    OdpowiedzUsuń