Исследователи из Мичиганского университета полагают, что им удалось разгадать одну из величайших тайн, окружающих, причем в буквальном смысле, наше Солнце — почему внешняя атмосфера звезды горячее, чем ее поверхность.
По мнению ученых все дело в небольших магнитных волнах, которыми заполнена солнечная корона. Свою теорию астрономы надеются подтвердить с помощью зонда NASA Parker Solar Probe, который примерно через два года станет первым искусственным кораблем, вошедшим в атмосферу светила.
Решение загадки позволит астрономам лучше понять и предсказать солнечную погоду, которая может представлять серьезную угрозу для энергосистемы Земли. И первый шаг заключается в том, чтобы определить, где начинается и где заканчивается нагрев внешней атмосферы Солнца.
Находясь в этой зоне, Parker Solar Probe поможет выяснить причину нагрева, измеряя магнитные поля и частицы.
«Какая бы физика не стояла за этим перегревом, это загадка, которая смотрит нам в глаза на протяжении 500 лет», - рассказал Джастин Каспер, профессор в области наук о климате и космосе и главный исследователь миссии Parker. «Всего через два года Parker Solar Probe наконец-то даст нам ответ», - добавил он.
Известно, что в зоне над поверхностью Солнца температура в целом повышается. Еще более странно то, что отдельные элементы нагреваются до разных температур. Некоторые более тяжелые ионы нагреваются в десять раз сильнее, чем окружающий их водород, — горячее, чем солнечное ядро.
Такие температуры приводят к тому, что солнечная атмосфера увеличивается во много раз по сравнению с диаметром Солнца, и именно поэтому мы видим расширенную корону во время солнечных затмений.
В этой же зоне присутствуют гидромагнитные «альфвеновские волны», движущиеся вперед и назад между самым внешним краем и поверхностью светила. На границе внешнего края, называемом точкой Альфвена, солнечный ветер движется быстрее скорости Альфвена, и волны больше не могут возвращаться к поверхности.
«Когда вы находитесь ниже точки Альфвена, вы находитесь в этом супе из волн. Заряженные частицы отклоняются и ускоряются волнами, идущими со всех сторон», - сказал Каспер
Пытаясь понять, как далеко от поверхности Солнца прекращается этот преференциальный нагрев, команда проанализировала результаты наблюдений солнечного ветра, которые проводились в течение десятков лет с помощью миссии Wind. Физики изучили, насколько увеличенная температура гелия вблизи Солнца опускалась из-за столкновений между ионами в солнечном ветре, когда он летел к Земле. Наблюдение за падением температуры гелия позволило им измерить расстояние до внешнего края атмосферы звезды.
«Поскольку я знаю, как быстро движется этот ветер, я могу преобразовать информацию в расстояние», - сказал Каспер.
Согласно этим расчетам, внешний край зоны перегрева находится примерно в 10–50 солнечных радиусов от поверхности.
Первоначально Каспер не думал сравнивать полученный результат с точкой Альфвена, но он хотел знать, было ли в космосе физически значимое место, которое создавало внешнюю границу. Поскольку в ходе предыдущих наблюдений было установлено, что точка Альфвена и другие поверхности расширяются и сжимаются в результате солнечной активности, физики переработали свой анализ.
«К моему шоку внешняя граница зоны преимущественного нагрева и точки Альфвена двигались в ногу совершенно предсказуемым образом, несмотря на то, что это были абсолютно независимые значения», - сказал Каспер.
Значит ли это, что точка Альфвена знаменует собой внешний край зоны нагрева? И что именно меняется под точкой Альфвена, где тяжелые ионы достигают невероятных температур? На эти вопросы ученые получат ответ в ближайшие пару лет с миссией Solar Parker Probe.
Результаты исследования были опубликованы в Astrophysical Journal Letters.
Свежие комментарии