Dlaczego nie ma huraganu na Słońcu?

Czytałem o gigantycznych burzach na gigantycznych planetach gazowych, wielkiej czerwonej plamie na Jowiszu i sześciokącie na Saturnie, żeby wymienić tylko kilka, a co powiesz na nasze Słońce, które składa się z plazmy (gorącego gazu, z którego część ich elektronów jest zdjęta), dlaczego nie widzimy wielki huragan?

Widzimy plamy słoneczne, które są gigantycznymi burzami wielkości planety na powierzchni Słońca. Istnieje jednak wiele różnic między plamami słonecznymi, Wielką Czerwoną Plamą na Jowiszu, a tropikalnymi cyklonami (np. Huragany) na Ziemi. Cyklony tropikalne to układy niskociśnieniowe zasilane parowaniem ciepłej wody oceanicznej i podtrzymywane przez dość szybką prędkość obrotową Ziemi. Wielka Czerwona Plama to system wysokiego ciśnienia, który jest utrzymywany przez dość szybkie obroty Jowisza. Plamy słoneczne to systemy niskotemperaturowe zasilane przez pole magnetyczne Słońca i przenoszone przez raczej niską prędkość obrotową Słońca.

Oprócz powyższej odpowiedzi spiralne burze, takie jak huragany lub wielka czerwona plama, są dość uporządkowane i wymagają odpowiednich warunków i transferu energii. Wielka czerwona plama utrzymuje względnie stałą szerokość geograficzną i istnieje tam od wieków, więc jest oczywiście stabilna i uporządkowana, choć może się kurczyć. Przyczyna wielkiej czerwonej plamy nie jest znana, ale skuteczny transfer ciepła z ogromnego ciepła wewnętrznego Jowisza, a zasada wzrostu gorącego gazu wewnętrznego i opadania chłodnego gazu powierzchniowego oraz bardzo silny efekt Coriolisa Jowisza prawdopodobnie pomogły go stworzyć i utrzymać.

W przypadku huraganów na Ziemi wydarzy się kilka konkretnych rzeczy. Musi istnieć źródło energii, aby je podtrzymywać, dlatego tworzą się one tylko nad ciepłymi oceanami, głównie w okresie letnim i jesiennym, kiedy oceany są najcieplejsze. Szybkie odparowanie ciepłej wody oceanicznej zasila huragan, a kondensacja tej odparowanej pary wodnej w górnej atmosferze napędza układ niskiego ciśnienia. Spirala jest najbardziej wydajną formą wymiany ciepła i wznoszenia lekkiego powietrza / opadania ciepłego powietrza. Wiatry powierzchniowe o dużej prędkości zwiększają szybkość parowania nad oceanem, więc gdy spirala uformuje się i ustabilizuje, utrzyma się sama, dopóki nie dryfuje nad zimniejszą wodą lub lądem. Huragany są uporządkowane z bardzo wydajnym przenoszeniem ciepła i uporządkowanymi warstwami wznoszącego się i opadającego powietrza.

Ponad 90% tropikalnych depresji nie przechodzi w huragan. Ogólnie rzecz biorąc, aby rozpocząć spiralny wiatr, wymagany jest prostopadły kierunek między chłodnym powietrzem powyżej a ciepłym powietrzem poniżej. Po części dlatego IPCC wcześniej przewidywał możliwy spadek powstawania huraganu, ponieważ warunki formacyjne muszą być w sam raz, a bardziej burzliwa górna atmosfera może zmniejszyć tworzenie się huraganu, nawet jeśli cieplejsze oceany działają w przeciwnym kierunku. Wszystko to zostało przypisane z pewną niepewnością, a przewidywanie zmian w kierunku wiatru jest trudne, więc nie należy tego robić przeciwko IPCC. Chodzi o to, że huragany potrzebują właściwej równowagi. Nie tworzą się łatwo, chociaż po uformowaniu mają tendencję do stabilizacji i wzrostu, dopóki nie odpłyną z ciepłej wody oceanicznej, która je karmi.

Powietrze jest również dość lekkie, a przenoszenie energii cieplnej zmiany fazy wody jest wystarczająco znaczące, aby stworzyć wiatry o prędkości ponad 100 km / h w uporządkowanej spirali. Zarówno na Jowiszu, jak i na Ziemi spełnione są odpowiednie warunki dla powstania dużej, dużej prędkości wiatru i spiralnej burzy. Podobnie jak Ziemia, Jowisz ma również chmury i deszcz, zarówno wodę, jak i amoniak, które prawdopodobnie pomagają w przenoszeniu ciepła przez zmianę fazy (chociaż nie jestem wystarczająco inteligentny, aby powiedzieć, ile to ma wpływ na czerwoną plamę Jowisza, na Ziemi zmiana fazy woda jest niezbędna do tworzenia huraganu, bez obfitej ciepłej wody powierzchniowej - bez huraganu.

Dla porównania, Słońce to cała plazma. Nie ma zmiany fazy, która efektywnie zwiększa przejście ciepła i energii, chociaż prawdopodobnie istnieją różnice w jonizacji, ale przejdę do tego później. Powierzchnia Słońca jest również dość chaotyczna i ma burze magnetyczne, co sprawia, że ​​powstanie spiralnej burzy przez prostopadłe podmuchy wiatru jedna nad drugą, jest mniej prawdopodobne.

Burze magnetyczne są skręcone i nie chcę powiedzieć, że nic nie kręci się ani nie skręca na powierzchni Słońca, ponieważ to nieprawda. Ale burze magnetyczne na powierzchni Słońca nie przypominają schludnych spirali huraganów w kształcie stożka. Sięgają znacznie ponad atmosferę Słońca, a nie w atmosferze, a ich kształt jest inny.

Wreszcie materiał, który składa się na region przejściowy lub „atmosferę” Słońca, nie jest dobry do tworzenia huraganów. Cytat z Wikipedii:

Poniżej większość helu nie jest w pełni zjonizowana, przez co bardzo skutecznie promieniuje energię; powyżej staje się w pełni zjonizowany. Ma to głęboki wpływ na temperaturę równowagi (patrz poniżej).

Poniżej materiał jest nieprzezroczysty dla określonych kolorów związanych z liniami widmowymi, tak że większość linii widmowych utworzonych poniżej obszaru przejściowego to linie absorpcyjne w podczerwieni, świetle widzialnym i bliskiej ultrafioletu, podczas gdy większość linii utworzonych w tym obszarze przejściowym lub powyżej jest emitowana linie w dalekim ultrafiolecie (FUV) i promieniach rentgenowskich. To sprawia, że ​​radiacyjny transfer energii w regionie przejściowym jest bardzo skomplikowany.

Poniżej ciśnienie gazu i dynamika płynów zwykle dominują w ruchu i kształcie konstrukcji; powyżej siły magnetyczne dominują ruch i kształt struktur, powodując różne uproszczenia magnetohydrodynamiki.

Sam region przejściowy nie jest dobrze zbadany częściowo ze względu na koszty obliczeniowe,. . .

Huragany mogą teoretycznie formować się w wyniku dynamiki płynów, ale szybkie tempo, w którym częściowo zjonizowany hel emituje ciepło, sprawia, że ​​tworzenie dużych krążących struktur, które są w zasadzie silnikami konwekcyjnymi, jest niepraktyczne i niepotrzebne. Skuteczna konwekcja nie jest konieczna, gdy promieniowanie bardzo efektywnie przenosi energię.

Atmosfera Słońca nie jest podobna do atmosfery Ziemi i górnych warstw Jowisza, gdzie atmosfera jest dość skuteczna i utrzymuje swoje ciepło (nie mielibyśmy ciepłych i zimnych frontów, gdyby tak nie było). Regiony ciepłego i zimnego powietrza, które w większości utrzymują swoją temperaturę, napędzają proces konwekcyjny. Potrzebujesz strumieni ciepłego i zimnego powietrza, które przepłyną obok siebie w huraganie. Skuteczne promieniowanie częściowo zjonizowanego helu przez Słońce działa przeciwko tej zasadzie.

Występuje również stosunkowo niski efekt Coriolisa na powierzchni słońca, który pomaga w tworzeniu huraganów.

Krótko mówiąc, warunki wcale nie są w porządku. Turbulencja Słońca, jego stosunkowo niska prędkość obrotowa, brak zmiany fazy zasilającej system i częściowo zjonizowany hel w niższej „atmosferze”, wszystko to działa przeciwko tworzeniu spiralnych, stożkowych, szybkich systemów wiatrowych.

Na brązowych karłach o znacznie niższych temperaturach powierzchniowych huragany mogą być całkowicie możliwe. Matematyka mechanizmów konwekcji atmosferycznej jest skomplikowana, więc jest to bardziej ogólne wytłumaczenie, ale Słońce nie jest dobrym kandydatem na huragany na wielu poziomach.