Warum gibt es keinen Hurrikan auf der Sonne?

Ich las über gigantische Stürme auf riesigen Gasplaneten, den großen roten Fleck auf Jupiter und das Sechseck auf Saturn, um nur einige zu nennen. Wie wäre es mit unserer Sonne, die aus Plasma besteht (heißes Gas, dessen Elektronen teilweise abgestreift sind), warum nicht? sehen wir einen großen Hurrikan?

Wir sehen Sonnenflecken, riesige, planetgroße Stürme auf der Oberfläche der Sonne. Es gibt jedoch viele Unterschiede zwischen Sonnenflecken, dem Großen Roten Fleck auf dem Jupiter und tropischen Wirbelstürmen (z. B. Hurrikanen) auf der Erde. Tropische Wirbelstürme sind Niederdrucksysteme, die durch Verdunstung von warmem Meerwasser angetrieben werden und durch die etwas schnelle Rotationsrate der Erde gestützt werden. Der Große Rote Fleck ist ein Hochdrucksystem, das durch Jupiters recht schnelle Rotationsrate aufrechterhalten wird. Sonnenflecken sind Niedertemperatursysteme, die vom Magnetfeld der Sonne angetrieben werden und von der relativ geringen Rotationsrate der Sonne mitgerissen werden.

Zusätzlich zu der obigen Antwort sind spiralförmige Stürme wie Hurrikane oder der große rote Fleck recht ordentlich und erfordern die richtigen Bedingungen und Energieübertragung. Der große rote Fleck hat einen relativ konstanten Breitengrad und ist seit Jahrhunderten dort, daher ist er offensichtlich stabil und geordnet, obwohl er möglicherweise schrumpft. Die Ursache des großen roten Flecks ist nicht bekannt, aber eine effiziente Wärmeübertragung von Jupiters enormer innerer Wärme und das Prinzip des Auf- und Abfalls von heißem innerem Gas und des Abfalls von kühlem Oberflächengas sowie Jupiters sehr starker Coriolis-Effekt haben wahrscheinlich dazu beigetragen, ihn zu erzeugen und aufrechtzuerhalten.

Für Hurrikane auf der Erde müssen einige spezifische Dinge passieren. Es muss eine Energiequelle geben, um sie zu erhalten, weshalb sie sich nur über warmen Ozeanen bilden, hauptsächlich während der Sommer- und Herbstsaison, wenn die Ozeane am wärmsten sind. Die schnelle Verdunstung von warmem Meerwasser speist den Hurrikan und die Kondensation dieses verdampften Wasserdampfs in der oberen Atmosphäre treibt das Niederdrucksystem an. Die Spirale ist die effizienteste Form der Wärmeübertragung und des Auf- und Absteigens von leichter Luft. Die schnellen Oberflächenwinde erhöhen die Verdunstungsrate über dem Ozean. Sobald sich die Spirale bildet und stabilisiert, ist sie selbsttragend, bis sie über kälteres Wasser oder Land driftet. Hurrikane sind ordentlich mit sehr effizienter Wärmeübertragung und geordneten Schichten aufsteigender und fallender Luft.

Über 90% der tropischen Depressionen werden nicht zu Hurrikanen. Im Allgemeinen ist eine senkrechte Richtung zwischen der kühlen Luft oben und der warmen Luft unten erforderlich, um den spiralförmigen Wind zu starten. Dies ist teilweise der Grund, warum das IPCC zuvor eine mögliche Abnahme der Hurrikanbildung vorhergesagt hat, da die Formationsbedingungen genau richtig sein müssen und eine turbulentere obere Atmosphäre die Hurrikanbildung verringern kann, obwohl die wärmeren Ozeane in die entgegengesetzte Richtung arbeiten. All dies war mit einigen Unsicherheiten behaftet und die Vorhersage von Änderungen der Windrichtung ist schwierig, daher sollte es nicht gegen das IPCC gerichtet werden. Der Punkt ist, Hurrikane brauchen das richtige Gleichgewicht. Sie bilden sich nicht leicht, obwohl sie sich nach ihrer Bildung stabilisieren und wachsen, bis sie vom warmen Meerwasser abdriften, das sie füttert.

Luft ist auch ziemlich leicht, und die Wärmeenergieübertragung der Phasenänderung des Wassers ist signifikant genug, um die Winde mit mehr als 100 Meilen pro Stunde in einer geordneten Spirale zu erzeugen. Sowohl auf dem Jupiter als auch auf der Erde sind die richtigen Bedingungen für eine große, spiralförmige Sturmbildung mit hoher Windgeschwindigkeit erfüllt. Wie die Erde hat auch der Jupiter Wolken und Regen, sowohl Wasser als auch Ammoniak, die wahrscheinlich die Wärmeübertragung durch Phasenwechsel unterstützen (obwohl ich bei weitem nicht klug genug bin, um zu sagen, wie viel dies in Bezug auf Jupiters roten Fleck auf der Erde zum Phasenwechsel beiträgt Wasser ist für die Hurrikanbildung unerlässlich. Ohne reichlich warmes Oberflächenwasser - kein Hurrikan.

Im Vergleich dazu ist die Sonne alles Plasma. Es gibt keine Phasenänderung, die den Übergang von Wärme und Energie effizient erhöht, obwohl es wahrscheinlich Unterschiede in der Ionisation gibt, aber darauf komme ich später zurück. Die Sonnenoberfläche ist auch ziemlich chaotisch und es gibt magnetische Stürme, was die ordentliche Geburt eines Spiralsturms durch senkrechte Windböen übereinander weniger wahrscheinlich macht.

Magnetische Stürme sind verdreht und ich möchte nicht sagen, dass sich auf der Oberfläche der Sonne nichts spiralförmig oder verdreht, weil das nicht stimmt. Aber die magnetischen Stürme auf der Oberfläche der Sonne sind nicht wie die sauberen, kegelförmigen Spiralen von Hurrikanen. Sie reichen weit über die Sonnenatmosphäre hinaus, nicht in die Atmosphäre, und die Form ist unterschiedlich.

Schließlich ist das Material, aus dem die Übergangsregion oder "Atmosphäre" der Sonne besteht, nicht gut für die Hurrikanbildung. Um aus Wikipedia zu zitieren:

Unten ist der größte Teil des Heliums nicht vollständig ionisiert, so dass es sehr effektiv Energie ausstrahlt. oben wird es vollständig ionisiert. Dies hat einen tiefgreifenden Einfluss auf die Gleichgewichtstemperatur (siehe unten).

Unten ist das Material für die bestimmten Farben, die mit Spektrallinien verbunden sind, undurchsichtig, so dass die meisten unter dem Übergangsbereich gebildeten Spektrallinien Absorptionslinien im infraroten, sichtbaren Licht und im nahen Ultraviolett sind, während die meisten im oder über dem Übergangsbereich gebildeten Linien Emission sind Linien im fernen Ultraviolett (FUV) und Röntgenstrahlen. Dies macht die Strahlungsübertragung von Energie innerhalb des Übergangsbereichs sehr kompliziert.

Unterhalb dominieren normalerweise Gasdruck und Fluiddynamik die Bewegung und Form von Strukturen; oben dominieren magnetische Kräfte die Bewegung und Form von Strukturen, was zu unterschiedlichen Vereinfachungen der Magnetohydrodynamik führt.

Der Übergangsbereich selbst ist teilweise aufgrund der Rechenkosten nicht gut untersucht. . .

Hurrikane könnten sich theoretisch aufgrund der Fluiddynamik bilden, aber die schnelle Geschwindigkeit, mit der teilweise ionisiertes Helium Wärme ausstrahlt, macht die Bildung großer zirkulierender Strukturen, die im Grunde genommen Konvektionsmotoren sind, unpraktisch und unnötig. Eine effiziente Konvektion ist nicht erforderlich, wenn die Energieübertragung durch Strahlung sehr effizient ist.

Die Atmosphäre der Sonne ist nicht wie die Atmosphäre der Erde und in den oberen Schichten des Jupiter, wo die Atmosphäre ziemlich effektiv ist und an ihrer Wärme festhält (wir hätten keine Warm- und Kaltfronten, wenn es nicht so wäre). Die Regionen mit warmer und kalter Luft, die meistens ihre Temperatur halten, treiben den Konvektionsprozess an. Sie benötigen warme und kalte Luftstrahlen, um in einem Hurrikan aneinander vorbeiströmen zu können. Die effiziente Sonnenstrahlung von teilweise ionisiertem Helium wirkt diesem Prinzip entgegen.

Es gibt auch einen relativ geringen Coriolis-Effekt auf der Sonnenoberfläche, der zur Bildung von Hurrikanen beiträgt.

Kurz gesagt, die Bedingungen sind überhaupt nicht richtig. Die Turbulenzen der Sonne, ihre relativ niedrige Rotationsrate, keine Phasenänderung zur Speisung des Systems und das teilweise ionisierte Helium in der unteren "Atmosphäre" wirken der Bildung spiralförmiger, kegelförmiger Hochgeschwindigkeitswindsysteme entgegen.

Auf Braunen Zwergen mit viel kühleren Oberflächentemperaturen können Hurrikane durchaus möglich sein. Die Mathematik hinter den atmosphärischen Konvektionsmechanismen ist kompliziert, daher ist dies eher eine allgemeine Erklärung, aber die Sonne ist auf vielen Ebenen kein guter Kandidat für Hurrikane.