Ученые разгадали, как магнитные волны нагревают Солнце

Ученые из Королевского университета в Белфасте привели международную команду к новаторскому открытию, что магнитные волны, падающие на Солнце, могут быть ключом к нагреву его атмосферы и движению солнечного ветра.

Солнце является источником энергии, которая поддерживает всю жизнь на Земле, но многое о нем остается неизвестным. Тем не менее, группа ученых из Королевского университета теперь открыла некоторые тайны в исследовательской работе, которая была опубликована в Nature Physics.

В 1942 году шведский физик и инженер Ханнес Альфвен предсказал существование волны нового типа из-за магнетизма, действующего на плазму, что привело его к получению Нобелевской премии по физике в 1970 году. Со времени его предсказания волны Альфвена были связаны с различными источниками, включая ядерные реакторы, газовое облако, которое окутывает кометы, лабораторные эксперименты, медицинскую МРТ и атмосферу нашей ближайшей звезды – Солнца.

Ученые уже много лет предполагают, чтобы эти волны могли играть важную роль в поддержании чрезвычайно высоких температур Солнца, но до сих пор не смогли это доказать.

Д-р Дэвид Джесс из Школы математики и физики Королевского университета в Белфасте объясняет: «Долгое время ученые из разных стран мира предсказывали, что волны Альфвена движутся вверх от поверхности Солнца, чтобы преодолевать высшие слои, высвобождая огромное количество энергии в формы тепла. За последнее десятилетие ученые смогли доказать, что волны существуют, но до сих пор не было прямых доказательств того, что они способны преобразовывать свое движение в тепло.

«В Queen’s мы собрали команду, чтобы обнаружить и точно определить тепло, создаваемое волнами Альфвена в солнечных пятнах. Эта теория была предсказана примерно 75 лет назад, но сейчас у нас есть прямые доказательства в первый раз. Наши исследования открывают новое окно чтобы понять, как это явление может потенциально работать в других областях, таких как энергетические реакторы и медицинские устройства».

В работе использовались расширенные наблюдения высокого разрешения с Солнечного телескопа Данн в Нью-Мексико (США) наряду с дополнительными наблюдениями из Обсерватории Солнечной динамики НАСА для анализа сильнейших магнитных полей, которые появляются в солнечных пятнах. Эти солнечные пятна имеют интенсивные поля, похожие на современные МРТ-машины в больницах, и они намного больше, чем наша собственная планета.

Д-р Самуэль Грант сказал: «Разбив солнечный свет на его составные цвета, наша международная команда ученых смогла исследовать поведение определенных элементов из периодической таблицы в атмосфере солнца, включая кальций и железо.

«После того, как эти элементы были извлечены, в последовательности изображений были обнаружены интенсивные вспышки света. Эти интенсивные вспышки имели все отличительные черты волн Альфвена, превращающих их энергию в ударные волны, подобно сверхзвуковому самолету, создающему хлопок, когда он превосходит скорость звука. Затем ударные волны пульсируют по окружающей плазме, создавая там экстремальную жару. Используя суперкомпьютеры, мы смогли проанализировать данные и впервые продемонстрировать в истории, что волны Альфвена способны резко увеличивать температуры плазмы выше обычного фон».

Больше информации: Samuel D. T. Grant et al. Alfvén wave dissipation in the solar chromosphere, Nature Physics (2018). DOI: 10.1038/s41567-018-0058-3