p Os físicos aplicados da Caltech simularam experimentalmente os campos magnéticos do sol para criar um loop coronal realista em um laboratório. p Os loops coronais são arcos de plasma que emergem da superfície do Sol seguindo ao longo das linhas do campo magnético. Porque o plasma é um gás ionizado, isto é, um gás de elétrons e íons de fluxo livre - é um excelente condutor de eletricidade. Como tal, os loops da corona solar são guiados e moldados pelo campo magnético do sol.

p O campo magnético da Terra atua como um escudo que protege os humanos dos fortes raios-X e das partículas energizadas emitidas pelas erupções, mas os satélites de comunicações orbitam fora desse campo de blindagem e, portanto, permanecem vulneráveis. Em março de 1989, um flare particularmente grande desencadeou uma explosão de partículas carregadas que temporariamente nocauteou um dos satélites ambientais operacionais geoestacionários da Administração Oceânica e Atmosférica Nacional que monitoram o clima da Terra; causou um problema no sensor do ônibus espacial Discovery; e disjuntores desarmados na rede elétrica da Hydro-Québec, que causou um grande apagão na província de Quebec, Canadá, por nove horas.

p "Esse potencial de causar estragos - o que só aumenta quanto mais a humanidade depende de satélites para as comunicações, previsão do tempo, e manter o controle dos recursos - torna a compreensão de como esses eventos solares funcionam extremamente importante, "diz Paul Bellan, professor de física aplicada na Divisão de Engenharia e Ciências Aplicadas.

p Embora loops coronais simulados tenham sido criados em laboratórios antes, esta última tentativa incorporou um campo de amarração magnética que liga o loop à superfície do sol. Pense em um campo robusto como os aros de metal do lado de fora de um barril de madeira. Enquanto as ripas do cano estão continuamente sob pressão empurrando para fora, os aros de metal ficam perpendicularmente às ripas e mantêm o cano unido.

p A força desse campo compacto diminui com a distância do sol. Isso significa que, quando perto da superfície solar, os loops são presos firmemente pelo campo de amarração, mas então podem se soltar e explodir se subirem a uma certa altitude onde o campo de amarração é mais fraco. Essas erupções são conhecidas como erupções solares e ejeções de massa coronal (CMEs).

p CMEs são descargas de plasma quente semelhantes a cordas que se afastam da superfície do Sol a velocidades de mais de um milhão de milhas por hora. Essas erupções são capazes de liberar energia equivalente a 1 bilhão de megatons de TNT, tornando-os potencialmente as explosões mais poderosas do sistema solar. (CMEs não devem ser confundidos com erupções solares, que geralmente ocorrem como parte do mesmo evento. As explosões solares são explosões de luz e energia, enquanto CMEs são explosões de partículas incorporadas em um campo magnético.)

p Os loops simulados e os campos de amarração fornecem uma nova visão sobre como a energia é armazenada na coroa solar e, em seguida, liberada repentinamente. Bellan trabalhou com o estudante de graduação da Caltech Bao Ha (MS '10, PhD '16) para criar o campo de cintagem e o loop coronal. Os resultados de seus experimentos foram publicados na revista. Cartas de pesquisa geofísica em 17 de setembro, 2016

p Bellan e seus colegas têm trabalhado em simulações em escala de laboratório dos fenômenos da coroa solar por duas décadas. No laboratório, a equipe gera cordas de plasma em uma câmara de vácuo de 1,5 metro de comprimento.

p "Estudar as ejeções de massa coronal é um desafio, já que os humanos não sabem como e quando o sol entrará em erupção. Mas os experimentos de laboratório permitem o controle dos parâmetros de erupção e permitem a exploração sistemática da dinâmica da erupção, "diz Ha, autor principal do artigo GRL. "Embora experimentos com os mesmos parâmetros de erupção sejam facilmente reproduzíveis, a dinâmica do loop varia dependendo da configuração do campo magnético de amarração. "

p Simular um campo de cintagem com força que desaparece ao longo do comprimento relativamente curto da câmara de vácuo provou ser difícil, Bellan diz. Para fazer funcionar, Ha e Bellan tiveram que projetar bobinas eletromagnéticas que produzem o campo de amarração dentro da própria câmara.

p Depois de mais de três anos de design, fabricação, e testando, Bellan e Ha foram capazes de criar um campo robusto que atinge o pico de força a cerca de 10 centímetros de onde o circuito de plasma se forma, em seguida, morre a uma curta distância mais abaixo na câmara de vácuo.

p O arranjo permite que Bellan e Ha vejam o loop de plasma crescer lentamente em tamanho, em seguida, alcance um ponto crítico e atire na extremidade da câmara.

p Próximo, Bellan planeja medir o campo magnético dentro do loop em erupção e também estudar as ondas que são emitidas quando os plasmas se rompem.