Автор: В то время, как в разных уголках Земного шара бушуют ветры войны, научная миссия, которая по спирали приближалась к Солнцу, чтобы разгадать его секреты, уловила солнечный ветер.
Данные, полученные с помощью космического зонда Parker Solar Probe, засвидетельствоали источник солнечного ветра — потоки заряженных частиц, которые движутся из короны, или раскаленной внешней атмосферы Солнца, к Земле.
Одной из ключевых целей миссии, названной в честь покойного астрофизика Юджина Паркера и запущенной в 2018 году, было определить, как выглядит ветер, формирующийся вблизи Солнца, и как он преодолевает гравитацию звезды.
После того, как зонд приблизился примерно на 20,9 миллиона километров от Солнца, его приборы обнаружили тонкие структуры солнечного ветра там, где он генерируется вблизи фотосферы, или солнечной поверхности, и запечатлели эфемерные детали, которые исчезают, как только ветер вырывается из короны.
Космический аппарат был специально разработан для того, чтобы в конечном итоге пролететь в пределах 6,4 миллиона километров над поверхностью Солнца. В конце 2021 года он стал первой миссией, “коснувшейся” Солнца.
Солнечный ветер — это непрерывный поток плазмы, который содержит заряженные частицы, такие как протоны и электроны. Это далеко идущее явление также включает в себя часть солнечного магнитного поля и простирается далеко за пределы короны, взаимодействуя с планетами и межзвездной средой.
Существуют два типа этого ветра.
Более быстрый солнечный ветер вырывается из дыр в короне на полюсах Солнца с максимальной скоростью 800 километров в секунду. Более медленный солнечный ветер, расположенный в той же плоскости Солнечной системы, что и Земля, течет со скоростью 400 километров в секунду.
Быстрый солнечный ветер обычно не воздействует на Землю, но во время максимума солнечного цикла, 11-летнего периода, в течение которого активность Солнца постепенно возрастает, магнитное поле Солнца меняется.
Смена полюсов приводит к появлению корональных дыр на поверхности Солнца и выбросу импульсов солнечного ветра непосредственно в сторону Земли.
Отсюда следует, что понимание источника солнечного ветра может помочь ученым лучше прогнозировать космическую погоду и солнечные бури, которые могут повлиять на Землю.
Хотя благодаря им возникают красивые полярные сияния, солнечные бури также могут негативно воздействовать на спутники и электрические сети Земли.
“Ветры переносят много информации от Солнца на Землю, поэтому понимание механизма, лежащего в основе солнечного ветра, важно по практическим соображениям на Земле”, — считает соавтор исследования Джеймс Дрейк, заслуженный профессор физики Мэрилендского университета в Колледж-Парке.
В своем заявлении он подчеркивает:
Успех миссии повлияет на нашу способность понимать, как солнце высвобождает энергию и вызывает геомагнитные бури, которые представляют угрозу для наших коммуникационных сетей.
И действительно, данные от космического аппарата показали, что корональные дыры действуют как насадки для душа, где струи появляются на поверхности Солнца в виде ярких пятен, отмечая, где магнитное поле входит в фотосферу и выходит из нее.
Когда магнитные поля проходят друг мимо друга, двигаясь в противоположных направлениях внутри этих воронок на поверхности Солнца, они разрываются и вновь соединяются, что приводит к вылету заряженных частиц из солнца.
“Фотосфера покрыта конвекционными ячейками, как в кипящем котле с водой, и более масштабный конвекционный поток называется супергрануляцией”, — отмечается в заявлении ведущего автора исследования Стюарта Д. Бейла, профессора физики Калифорнийского университета в Беркли.
Новые беспрецедентные снимки показывают, что происходит на Солнце, когда оно приближается к ‘солнечному максимуму’
— Там, где эти супергрануляционные ячейки встречаются и направляются вниз, они втягивают магнитное поле на своем пути в этот нисходящий вид воронки. Магнитное поле там становится очень интенсивным, потому что его просто заклинивает. Это что-то вроде сгустка магнитного поля, опускающегося в канализацию. И пространственное разделение этих маленьких стоков, этих воронок — это то, что мы сейчас наблюдаем с помощью данных солнечного зонда, — поясняет профессор Бейл.
Космический солнечный зонд Parker обнаружил высокоэнергетические частицы, движущиеся в 10-100 раз быстрее солнечного ветра, что навело исследователей на мысль о том, что быстрый солнечный ветер создается повторным соединением магнитных полей.
— Главный вывод заключается в том, что именно магнитное пересоединение внутри этих воронкообразных структур обеспечивает источник энергии быстрого солнечного ветра, — уверен профессор Бейл.
“Он не просто поступает отовсюду в корональную дыру, он субструктурируется внутри корональных дыр в эти супергрануляционные клетки. Она исходит от этих маленьких сгустков магнитной энергии, которые связаны с конвекционными потоками. Мы считаем, что наши результаты являются убедительным доказательством того, что это происходит благодаря повторному подключению”.
В преддверии очередного солнечного цикла ожидается, что Солнце достигнет солнечного максимума в июле 2025 года, именно поэтому поступает все больше сообщений о солнечных вспышках и северном и южном сиянии, видимых в неожиданных местах.
К счастью, Parker Solar Probe и отдельная миссия Solar Orbiter идеально подходят для наблюдения за действием мощных динамических сил Солнца.
Ученые не скрывают удовлетворения тем, что Parker Solar Probe был запущен до усиления драматизма Солнца во время более спокойного солнечного минимума, когда хаотическая активность не имела шансов помешать наблюдениям.
— В начале миссии Solar Probe был некоторый испуг из-за того, что мы собираемся запустить эту штуку прямо в самую тихую, самую скучную часть солнечного цикла, — жалуется профессор Бейл.
“Но я думаю, что без этого мы бы никогда этого не поняли. Это было бы просто слишком грязно. Я думаю, нам повезло, что мы запустили его в период солнечного минимума”.
Остается поздравить ученых и пожелать им попутного солнечного ветра, ведущего к миру на планете Земля.