Недавнее исследование, основанное на сотрудничестве двух самых передовых солнечных зондов в мире – Солнечного орбитального аппарата ЕКА и Солнечного зонда Паркер НАСА – наконец дает ответ на вопрос, который десятилетиями озадачивал ученых: а откуда берется энергия, необходимая для ускорения? ветер?
Солнечный ветер — постоянный поток частиц, выходящий из атмосферы Солнца (короны) и проносящийся по Земле, — был предметом интенсивных исследований с момента его открытия в 1950-х годах. Его «быстрая» часть, движущаяся со скоростью около 1,8 миллиона км/ч, всегда представляла собой особую загадку: как она ускоряется и сохраняет свою температуру при расширении в межпланетное пространство?
Исследование, проведенное Йейми Риверой и Сэмюэлем Бэдманом из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики, предоставляет убедительные доказательства величины магнитного поля Солнца. Волны в масштабе, называемые альфвеновскими волнами, обеспечивают энергию, необходимую для солнечного ветра.
Альфвеновские волны
Волны Альвена — это тип волны, которая возникает в плазме, горячих газах, находящихся в электрически заряженном (ионизированном) состоянии, например, в атмосфере Солнца. В отличие от обычных газов, таких как атмосфера Земли, в которых распространяются только звуковые волны, в плазме в результате взаимодействия заряженных частиц и магнитных полей могут образовываться совершенно особые волны — альфвеновские волны.
Эти волны движутся вдоль силовых линий магнитного поля и способны очень эффективно передавать энергию через плазму. Энергия, запасенная в обычных газах, представлена плотностью, температурой и скоростью частиц. В плазме энергия запасается не только в самих частицах, но и в магнитном поле.
Обратите внимание: NASA инвестирует в футуристический телескоп, который будет строить сам себя в космосе.
Поэтому альфвеновские волны имеют решающее значение для понимания того, как энергия передается и рассеивается в солнечной атмосфере.Solar Orbiter и Parker Solar Probe оснащены современными приборами для измерения свойств плазмы, включая магнитные поля, что позволяет ученым напрямую изучать альфвеновские волны и их роль в солнечных процессах.
Тайна ускорения солнечного ветра
В этом исследовании Solar Orbiter и Parker Solar Probe работали в тандеме. В феврале 2022 года успешное выравнивание позволило двум детекторам измерить один и тот же поток солнечного ветра на разных расстояниях от Солнца. Solar Orbiter, находящийся в 89 миллионах километров от Солнца, пересек реку через несколько дней после американского зонда, находящегося в 9 миллионах километров от Солнца. Это двойное измерение стало важной точкой сравнения для понимания эволюции солнечного ветра вдали от его источника.
Сравнивая и анализируя данные, собранные Solar Orbiter и Parker Solar Probe, команда обнаружила, что около 10% общей энергии солнечного ветра вблизи Солнца, где американский зонд проводил измерения, содержится в магнитном поле.
Однако на расстоянии европейских детекторов этот процент падает до 1%, но плазма ускоряется и остывает медленнее, чем ожидалось. Это наблюдение привело исследователей к выводу, что потеря магнитной энергии ускоряет солнечный ветер и замедляет его охлаждение, обеспечивая дополнительное тепло.
В частности, исследование показывает важность магнитных конфигураций, известных как коммутаторы (большие отклонения линий магнитного поля Солнца), для ускорения ветра. Эти обратные волны являются примерами альфвеновских волн и содержат достаточно энергии, чтобы отвечать за недостающую часть ускорения и нагрева быстрого солнечного ветра.
Последствия
Полученные данные не только дают новые сведения о механизмах, контролирующих Солнце, но также имеют более широкое значение для понимания других звездных систем. Наше Солнце — единственная звезда во Вселенной, ветер которой мы можем непосредственно измерить. Так что вполне возможно, что то, что мы знаем о Солнце, применимо, по крайней мере, к другим звездам солнечного типа и, возможно, к другим типам ветряных звезд.
В будущем исследователи уже работают над тем, чтобы распространить свой анализ на более медленные формы солнечного ветра и выяснить, играет ли энергия магнитного поля Солнца роль в их ускорении и нагреве.
Поэтому ожидается, что это исследование углубит наше понимание солнечных процессов и их влияния на космическую и земную среду, открыв новые горизонты для изучения и прогнозирования космических условий.
Это статья, опубликованная в журнале .
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.