THE MAGNETOHYDRODYNAMIC NATURE OF THE SOLAR ATMOSPHERE. MODELS FOR MAGNETIZED PLASMA LOOPS WITH FLOWS

Abstract

ΤΟ ΗΛΙΑΚΟ ΣΤΕΜΜΑ ΠΑΡΑΤΗΡΟΥΜΕΝΟ ΣΤΙΣ ΑΚΤΙΝΕΣ-Χ ΠΑΡΟΥΣΙΑΖΕΙ ΜΙΑ ΕΝΤΟΝΑ ΑΝΟΜΟΙΟΓΕΝΗ ΔΟΜΗ. ΟΙ ΔΟΜΙΚΟΙ ΤΗΣ ΛΙΘΟΙ ΕΙΝΑΙ ΜΑΓΝΗΤΙΣΜΕΝΟΙ ΒΡΟΓΧΟΙ ΤΩΝ ΟΠΟΙΩΝ Η ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΜΠΟΡΕΙ ΝΑ ΕΙΝΑΙ ΜΙΚΡΟΤΕΡΗ Η ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΗ ΑΠΟ ΤΗΝ ΜΕΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΤΟΥ ΗΛΙΑΚΟΥ ΣΤΕΜΜΑΤΟΣ. ΠΡΟΣΦΑΤΑ ΑΠΛΟΠΟΙΗΜΕΝΑ ΜΟΝΤΕΛΑ ΑΥΤΩΝ ΤΩΝ ΒΡΟΓΧΩΝ ΜΕ ΡΟΕΣ ΚΑΤΑ ΜΗΚΟΣ ΤΩΝ ΔΥΝΑΜΙΚΩΝ ΓΡΑΜΜΩΝ ΕΙΝΑΙ ΣΕ ΚΑΛΥΤΕΡΗ ΣΥΜΦΩΝΙΑ ΜΕ ΤΑ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΙΑΚΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΑΠΟ ΟΤΙ ΣΤΑΤΙΚΑ ΜΟΝΤΕΛΑ ΧΩΡΙΣ ΡΟΕΣ. ΟΙ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ ΑΥΤΕΣ ΜΑΣ ΟΔΗΓΟΥΝ ΣΤΗ ΜΕΛΕΤΗ ΜΟΝΤΕΛΩΝ ΗΛΙΑΚΩΝ ΒΡΟΓΧΩΝ ΠΟΥ ΑΝΑΔΥΟΝΤΑΙ ΣΑΝ ΟΙ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΛΥΣΕΙΣ ΤΩΝ ΕΞΙΣΩΣΕΩΝ ΤΗΣ ΜΑΓΝΗΤΟΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ. ΣΤΙΣ ΠΕΡΙΠΤΩΣΕΙΣ ΒΡΟΓΧΩΝ ΟΠΟΥ Η ΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΠΙΕΣΗ ΕΙΝΑΙ ΠΟΛΥ ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΗ ΑΠΟ ΤΗΝ ΘΕΡΜΙΚΗ ΠΙΕΣΗ ΤΟΥ ΠΛΑΣΜΑΤΟΣ ΛΥΣΕΙΣ ΜΠΟΡΟΥΝ ΝΑ ΕΠΙΤΕΥΧΘΟΥΝ ΓΙΑ ΕΥΡΥ ΠΕΔΙΟ ΣΥΝΟΡΙΑΚΩΝ ΣΥΝΘΗΚΩΝ. ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ ΤΩΝ ΨΥΧΡΩΝ (ΘΕΡΜΩΝ) ΒΡΟΓΧΩΝ ΜΕ ΡΟΕΣ ΒΡΙΣΚΕΤΑΙ ΟΤΙ Η ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ ΕΛΑΤΤΩΝΕΤΑΙ ΠΙΟ ΓΡΗΓΟΡΑ (ΠΙΟ ΑΡΓΑ Η ΑΥΞΑΝΕΤΑΙ) ΜΕ ΤΟ ΥΨΟΣ ΚΑΤΑ ΜΗΚΟΣ ΤΩΝ ΜΑΓΝΗΤΙΚΩΝ ΔΥΝΑΜΙΚΩΝ ΓΡΑΜΜΩΝ ΑΠΟ ΟΤΙ ΣΤΗΝ ΣΤΑΤΙΚΗ ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ. ΕΠΙΣΗΣ ΟΤΑΝ ΟΙ ΡΟΕΣ ΕΙΝΑΙ ΙΣΧΥΡΕΣ ΕΝΑ ΚΥΜΑ ΚΡΟΥΣΗΣ ΕΜΦΑΝΙΖΕΤΑΙ ΠΟΥ ΑΛΛΑΖΕΙ ΔΡΑΜΑΤΙΚΑ ΤΙΣ ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΒΡΟΓΧΩΝ. ΤΟ ΙΔΙΟ ΣΥΜΒΑΙΝΕΙ ΑΝ ΤΟ ΣΧΗΜΑ ΤΟΥ ΒΡΟΓΧΟΥ ΕΙΝΑΙ ΑΣΥΜΜΕΤΡΟ, ΜΕ ΣΥΝΕΠΕΙΑ ΕΝΑ ΤΜΗΜΑ ΤΟΥ ΝΑ ΜΗΝ ΕΙΝΑΙ ΟΡΑΤΟ. ΑΝ ΟΜΩΣ Η ΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΠΙΕΣΗ ΕΙΝΑΙΣΥΓΚΡΙΣΙΜΗ ΜΕ ΤΗΝ ΘΕΡΜΙΚΗ ΠΙΕΣΗ ΤΟΥ ΠΛΑΣΜΑΤΟΣ, ΜΑΓΝΗΤΟΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΛΥΣΕΙΣ ΜΠΟΡΟΥΝ ΝΑ ΕΠΙΤΕΥΧΘΟΥΝ ΜΟΝΟ ΓΙΑ ΟΡΙΣΜΕΝΕΣ ΣΥΝΟΡΙΑΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ. ΣΕ ΑΥΤΗ ΤΗΝ ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ ΕΧΕΙ ΜΕΛΕΤΗΘΕΙ Η ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΠΛΑΣΜΑΤΟΣ ΜΕΣΑ ΣΕ ΜΙΑ ΙΣΟΘΕΡΜΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ ΠΟΥ ΕΙΝΑΙ ΟΡΙΖΟΝΤΙΑ ΣΥΜΠΙΕΣΤΙΚΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΚΟΡΥΦΑ ΣΤΡΩΜΑΤΟΠΟΙΗΜΕΝΗ, ΣΤΟ ΗΛΙΑΚΟ ΠΕΔΙΟ ΒΑΡΥΤΗΤΑΣ.

HIGH-RESOLUTION X-RAY IMAGES OF THE INHOMOGENEOUS SOLAR ATMOSPHERE BY SATELLITES AND ROCKETS, SEEM TO FIRMLY ESTABLISH THE NOTION THAT THE BUILDING BLOCKS OF THE CORONA OF THE SUN ARE MAGNETIZED PLASMA LOOPS OF VARIOUS SIZES AND PROPERTIES IN WHICH PLASMA FLOWS SEEM TO PLAY AN ESSENTIAL ROLE IN DETERMINING THE PHYSICAL AND GEOMETRIC CHARACTERISTICS OF THE LOOPS. IN THIS THESIS, THEREWERE STUDIED SOME FAMILIES OF EXACT SOLUTIONS OF THE MAGNETOHYDRODYNAMIC EQUATIONS. THEY HAVE BEEN DEVELOPED IN ORDER TO SOLVE THEM IN TWO DIMENSIONS IN THE LIMIT WHERE PLASMA PRESSURE IS MUCH LOWER THAN THE MAGNETIC PRESSURE - A REASONABLE ASSUMPTION FOR THE SOLAR CORONA - FOR ANY BOUNDARY CONDITIONS IMPOSED. IN PARTICULAR, IN SYMMETRICAL MAGNETIC CONFIGURATIONS, WHEN THE DISTRIBUTION OF PRESSURE AT THE FOOT POINTS IS SYMMETRICAL, THE FLOW IS NECESSARILY SUBSONIC. FOR COOL LOOPS THE FLOWS CAUSE THE DENSITY TO DROP FASTER ALONG FIELDLINES AS COMPARED WITH THE STATIC CASE, WHILE IN HOT LOOPS WITH FLOWS THE DENSITY CAN DROP SLOWER OR EVEN INCREASE WITH HEIGHT. IF THE PRESSURE AT THE TWO FOOTPOINTS ARE UNEQUAL THE FLOW BECOMES SUPERSONIC AT THE SUMMIT OF THE MAGNETIC FIELDLINE AND THEN PASSES THROUGH A SHOCK. IN ASYMMETRICAL LOOPS WITH FLOWS ONE LEG CAN BE MUCH DENSE THAN THE OTHER AND POORLY VISIBLE AS COMPARED WITH THE SITUATION WHERE FLOWS ARE ABSENT. HOWEVER, IF THE GAS PRESSURE IS COMPARABLE TO THE MAGNETIC ONE, MHD SOLUTIONS CAN BE FOUND FOR SPECIFIC BOUNDARY CONDITIONS.