Моделирование на суперкомпьютере помогает раскрыть тайну солнечного ветра

Ученые уже долго задаются вопросом, почему выбросы горячего газа от Солнца охлаждаются медленнее, чем ожидается и теперь использовали моделирование на суперкомпьютере, чтобы выяснить ответ на этот вопрос. Исследователи планируют сравнить моделирование с «реальными» данными миссии Solar Orbiter в надежде, что это подтвердит их прогнозы и даст окончательный ответ.

Солнечный ветер — это поток заряженных частиц, непрерывно вылетающий от Солнца в солнечную систему со скоростью от 300 до 1200 км/с. Эти выбросы сильно влияют на «космическую погоду» и постоянно попадают на Землю.

Чтобы успешно прогнозировать такие явления космической погоды и подготовиться к ним, группа ученых пытается разгадать тайны, которые несет в себе космическая погода. Они включает в себя то, как солнечный ветер нагревается и ускоряется.

Команда исследователей, финансируемая Советом по науке и технологиям (STFC) и возглавляемая UCL, провела и проанализировала моделирование солнечного ветра на мощном суперкомпьютере.

Когда солнечный ветер достигает Земли, он почти в 10 раз горячее, чем ожидается, с температурой от 100 000 до 200 000 градусов по Цельсию. Температура внешней атмосферы Солнца, откуда исходит солнечный ветер, обычно составляет миллион градусов Цельсия.

Используя моделирование, ученые пришли к выводу, что солнечный ветер остается горячим дольше из-за мелкомасштабного магнитного пересоединения, которое формируется в турбулентности солнечного ветра.

Это явление происходит, когда две противоположные линии магнитного поля разрываются и повторно соединяются друг с другом, высвобождая огромное количество энергии. Это тот же процесс, который вызывает большие вспышки, извергающиеся из внешней атмосферы Солнца.

«Магнитное пересоединение происходит почти спонтанно и постоянно в турбулентном солнечном ветре. Этот тип пересоединения обычно происходит на площади в несколько сотен километров — что действительно крошечное по сравнению с огромными размерами космоса. Используя мощь суперкомпьютеров, мы смогли подойти к этой проблеме, как никогда раньше. События магнитного пересоединения, которые мы наблюдаем при моделировании, настолько сложны и асимметричны, что мы все еще продолжаем анализ этих событий» — говорят исследователи.

Чтобы подтвердить свои прогнозы, ученые сравнят свои данные с данными, собранными  миссией Европейского космического агентства (ESA) — Solar Orbiter.

Solar Orbiter разработан, чтобы найти истоки и причины солнечного ветра и изучить работу нашего Солнца.

Одним из инструментов на борту космического аппарата является инструмент спектрального исследования корональной среды (SPICE) STFC RAL Space. Инструмент поможет разгадать одну из загадок Солнца — откуда берется солнечный ветер и как он уходит от Солнца.

Исследование было опубликовано в Journal of Plasma Physics .