Leuvense wetenschappers beschrijven nieuw type turbulentie rond de zon

Turbulentie is sowieso  één van de moeilijkst te beschrijven fenomenen in de fysica. Een voorbeeld: rook die opstijgt van een sigaret. Zolang de rook in een rechte kolom naar boven gaat, kunnen wetenschappers dat exact wiskundig uitleggen. Maar, dan begint de rook te draaien, om ten slotte alle kanten uit te schieten. Dat laatste is turbulentie. En nog altijd is dat fenomeen niet met wiskunde te beschrijven. Wie ambitie heeft: het Amerikaanse Clay Mathematics Institute of Cambridge heeft een prijs van één miljoen dollar uitgeloofd voor de oplossing.  

Turbulentie is overal. Het meest bekend is het misschien van vliegtuigvluchten. Als luchtstromen boven en onder de vleugels botsen, dan krijg je onvoorspelbare luchtstromen, en waarschuwt de gezagvoerder voor turbulentie. Tot afgrijzen van menig passagier met vliegangst. Maar ook kolkend water uit een kraan, of zelfs bloed in onze aderen kan turbulent stromen.  

De meeste vloeistoffen of gassen kunnen turbulent stromen. Turbulentie komt ook voor in de iets minder bekende “aggregatietoestand” (na vast, vloeibaar en gas) plasma. Plasma is een gas waaraan energie wordt toegevoegd, een gas dat bijvoorbeeld elektrisch geladen is. Een TL-lamp werkt met het principe van plasma. Maar ook sterren, als onze zon, bestaan uit plasma.

En rond onze zon is nu dat nieuwe type van turbulentie wiskundig beschreven, meer bepaald in de buitenste atmosfeer van de zon, de corona. Dat is de rand die we  kunnen waarnemen bij een zonsverduistering. In die corona is al langer turbulentie vastgesteld, maar de theorie was dat die ontstond door botsende golven (zoals de luchtstromen rond een vliegtuigvleugel).

Maar die theorie blijkt nu niet altijd te kloppen, bleek uit studie van de magnetische velden rond de zon, van doctoraatsstudent Norbert Magyar. Hij was eigenlijk niet op zoek naar turbulentie. Maar hij ontdekte in zijn berekeningen turbulentie die niet door botsende golven ontstaat, maar door golven die zich allemaal netjes in dezelfde richting voortbewegen. Eénrichtingsgolven dus, die toch turbulentie kunnen veroorzaken. Die nieuwe vorm van turbulentie hebben de wetenschappers “uniturbulentie” genoemd.

“Dat is een belangrijke stap voor de fysica, omdat dat betekent dat turbulentie veel makkelijker kan ontstaan dan we tot nu toe dachten”, zegt professor Tom van Doorsselaere van de Afdeling Plasma-Astrofycia van de KU Leuven. Meer fundamenteel is het een verschuiving van het basisidee dat voor turbulentie altijd twee golven nodig zijn. Eén blijkt nu (in de ruimte) te volstaan. Eén miljoen dollar hebben ze er nog niet mee gewonnen, maar het is alvast een begin.