1.9: Napěťová stěna a vlnovod napěťového koridoru

Domů ／ Kapitola 1: Teorie energetických vláken (V5.05)

I. Napěťová stěna

1. Definice a intuitivní obraz

• Napěťová stěna (TWall) je „stěnová“ zóna vznikající při velmi velkém gradientu napětí, která omezuje výměnu mezi vnitřkem a vnějškem.
• Nejde o ideální hladkou hranici. Má tloušťku, „dýchá“ a nese zrnitost i póry; ve skutečnosti je to dynamický kritický pás.
• Základní děje: cykly vytahování–vracení vláken a smyky–rekonektivita probíhají trvale. Napětí se střídavě utahuje a povoluje. Vnější poruchy a vnitřní pozadový šum mohou místy krátce srazit kritičnost.

2. Pojem „pórů“ a jejich příčiny

• Definice: mikroskopická, krátkodechá a nízkoimpedanční „okénka“ ve stěně, kde se kritický práh dočasně sníží a energie či částice mohou projít.
• Tři hlavní příčiny:
  1. Kolísání napětí: cyklus vytahování–vracení mění místní „utaženost“, a tím krátce zvedá průchodový limit nebo snižuje požadovaný práh.
  2. Mikrorekonektivní uvolnění: síť spojů na okamžik přesměruje vazby, uvolní napětí do vlnových balíků a způsobí místní „uvolnění“.
  3. Rázové buzení: přicházející vlnové balíky či vysokoenergetické částice vyvolají překmit/ředění; před návratem zůstane štěrbina. Častými zdroji jsou zobecněné nestabilní částice (GUP) při rozpadu a šum napěťového pozadí (TBN).

3. Jak se póry „otevírají–zavírají“

• Měřítko a životnost: malé, početné, krátké a rychlé; od bodových „jehlových dírek“ po úzké proužky podél směru smyku.
• Směr vývoje: jen malá část se při dlouhodobé geometrické opoře a vnějším tlaku vyvine ve relativně stabilní průchozí kanály.
• Omezení: chování souboru pórů řídí energetická bilance a „napěťový rozpočet“. Nepřekračuje místní propagační limity ani nezpůsobuje bezdůvodné úniky.

4. Proč je nutné vnímat stěnu jako „drsnou“

• Vysvětluje „malé, ale vytrvalé“ prosakování. Dokonale hladká hranice jen těžko popíše v praxi pozorované drobné a dlouhotrvající toky.
• Napětí může spojit silnou izolaci s mikroskopickou průchodností. Pokud stěnu chápeme jako „dýchající“ kritický pás, póry jsou přirozeným mechanismem: makroizolace zůstává silná, statisticky minimální průchod je však dovolen.
• Dále je obraz „drsné hranice“ konzistentní napříč měřítky od mikro po makro.

5. Dva intuitivní příklady

• Kvantové tunelování: potenciálová bariéra se dá chápat jako napěťová stěna; krátkodeché póry dovolí průchod s malou, ale nenulovou pravděpodobností (viz Sekce 6.6).
• Záření černé díry: kritická vrstva vně horizontu je rovněž napěťová stěna. Vnitřní jemnoškálové vysokoenergetické poruchy a rekonektivita střídavě „rozsvěcují“ množství krátkých pórů, takže energie velmi slabě, ale dlouhodobě prosakuje v mikro­soudech/klastrech (viz Sekce 4.7).

6. Shrnutí a směr

• Jednou větou: napěťová stěna zhmotňuje „silnou izolaci“ jako tlustý, „dýchající“ hranový materiál; póry jsou jejím mikromechanismem.
• Dále: pokud se průchozí kanály podél preferovaného směru navlékají „jako korálky“ a dlouhodobě je podpírá vnější tlak a uspořádaná pole, rozvinou se ve vlnovod napěťového koridoru—kolimátor přímých jetů (aplikace v Sekci 3.20).

II. Vlnovod napěťového koridoru

1. Definice a vztah k napěťové stěně

• Vlnovod napěťového koridoru (TCW) je zóna úzkých, uspořádaných a nízkoimpedančních kanálů „navlečených“ podél preferovaného směru, které vedou a kolimují tok.
• Rozdělení rolí: napěťová stěna „blokuje a filtruje“; vlnovod napěťového koridoru „vede a zarovnává“. Jakmile se kanály na stěně prodlouží, ustálí a vrstveně zpevní geometrií a vnějším tlakem, přerůstají ve vlnovod napěťového koridoru.

2. Mechanismus vzniku (osm hybatelů v uzavřené příčinné smyčce)

• Dlouhý svah určuje směr
  Mnoho mikrodějů se v čase sčítá a vytváří „napěťový reliéf“. V něm se vždy najdou „dlouhé svahy“ s nižším průměrným odporem a lepší soudržností, které vybírají směr kanálu.
• Smyk a zarovnání na rotační osu
  Rotační osa černé díry, hlavní smyková osa akrečního proudu a normála slučovací dráhy slouží jako přirozené „pravítko“. Rychlostní rozdíly vyrovnávají neuspořádanost a rovná struktury.
• Hromadění toku staví kostru
  Akrece sváží tok k jádru a vytváří uspořádanou kostru. Příčné stupně volnosti se svírají a energie i plazma se „drží v úzkém průřezu“.
• Sebe­zesílení při nízkém odporu
  O málo nižší odpor → o něco vyšší průtok → silnější „pročesání“/zarovnání → ještě nižší odpor → ještě vyšší průtok. Pozitivní zpětná vazba zvětší „malou výhodu“ v „zřetelnou“ a vítězná trasa se stává zárodkem kanálu.
• „Zarovnání“ tenkými vrstvami (jemně laděný smyk–rekonektivita)
  Zdroj uvolňuje energii v silných, tenkovrstevných pulsech smyku–rekonektivity. Každý puls působí jako hoblík: odřezává uzly a míří energii k středové ose.
• Boční opora a „kokonové“ stěny
  Hvězdné obálky, diskové větry a plyn z kup poskytují vnější tlak jako ochranný plášť. Brání rozpínání a v nehomogenitách tvoří uzly rekolimace („pas“), čímž kanál prodlužují a stabilizují.
• Řízení zátěže (kanál „nevykrmit“)
  Příliš vysoké hmotnostní zatížení kanál ztlušťuje a zpomaluje. Systém preferuje trasy s nízkou zátěží a vysokou rychlostí: co je těžké, je pomalé, a pomalé je vyřazeno.
• Výběr podle šumu a podpora přechodů
  Fáze vzniku zobecněných nestabilních částic (GUP) utahuje řád. Fáze rozpadu vrací energii jako šum napěťového pozadí (TBN). Šum jednak „vyklepává“ póry ve stěně pro pomalé prosakování, jednak jako „smirk“ obrušuje nestabilní mikrokanály a soustřeďuje tok do nejstabilnějšího hlavního koridoru.
• Souhrn smyčky
  Dlouhý svah volí směr → osy se zarovnají → vzniká kostra → sebezesílení zvyšuje výhodu → tenkovrstvé pulsy vyhlazují trasu → kokonové stěny tlačí a stíní → selekce podle zátěže → selekce podle šumu. Dokud trvá přísun a vnější tlak je mírný, smyčka „pěstuje“ a udržuje vlnovod napěťového koridoru.

3. Fáze růstu (od „zárodku“ k „hlavnímu kanálu“)

• Výsev: volba směru
  Současně vzniká více příznivých vláken. Ta, která lépe sledují rotační/smykovou osu či hlavní osu hostitelského vlákna, zachytí průtok jako první.
• Navlékání: spojení do koridoru
  Sousední příznivá vlákna se propojí do pásů. V pozorováních obvykle roste stupeň polarizace a orientace se náhle sjednotí.
• Zámek: dělení rolí páteř–plášť
  Uprostřed se vytvoří páteř (rovnější, rychlejší) a na okrajích plášť (ochrana, stabilita). Dlouhodobou údržbu zajišťují samoléčivé rekonektivity a uzly rekolimace.
• Přeřazení: geometrický přesun či „štafeta“
  Když se podíl přísunu, pole vnějšího tlaku nebo zátěž náhle změní, kanál „přeřadí“: jemně upraví hrdlo, mírně pootočí směr nebo přesune dominantní úsek ven pro převzetí. V datech to odpovídá stupňovitým skokům polarizačního úhlu a víceúrovňovým geometrickým zlomům v dosvitu.

4. Nestabilita a diagnostika (tři způsoby „utržení řetězu“)

• Nadměrné kroucení/trhání: řád se zhroutí, stupeň polarizace prudce klesne, orientace chaoticky poskakuje a jet se rozplývá.
• Kolaps zátěže: kanál se „vykrmí“, rychlost i transparentnost klesají a výbuchy se mění ze „ostrých“ na „hladké“.
• Náhlá změna přísunu/vnějšího tlaku: přísun vysychá nebo ochranný plášť povolí; kanál se zkrátí, změní kurz či přeruší.
• Praktické indikátory: pokud dlouhé časově-frekvenční sledování neukáže „stupňované“ skoky polarizačního úhlu, „schody“ rotační míry ani shlukování poměrů časů geometrických zlomů, je třeba zúžit použitelnost hypotézy kanálu.

III. Rychlá poznámka a mezi-kapitolové vodítko

• Rychlá poznámka: stěna „blokuje a filtruje“, koridor „vede a zarovnává“. Póry stěny vysvětlují mikroskopickou průchodnost; vrstevnatost koridoru vysvětluje přímost, úzkost a rychlost.
• Kam dál: vlnovod napěťového koridoru objasňuje, proč vznikají kolimované jety a jak poznat jejich observační otisky (viz Sekce 3.20). Celý řetězec zrychlení–únik–šíření viz Sekce 3.10. Příklady v kvantové a gravitační oblasti související se stěnou viz Sekce 6.6 a 4.7.