Зонд Parker исключил одно объяснение высокой температуры солнечной короны
Согласно новому исследованию, солнечный зонд НАСА «Паркер» (Parker Solar Probe) исключил S-образные изгибы магнитного поля Солнца как причину очень высоких температур солнечной короны.
Атмосфера Солнца, похожая на корону, может быть в 200 раз горячее солнечной поверхности, несмотря на то, что находится дальше от главного источника тепла — солнечного ядра. То, что тепло короны, казалось бы, бросает вызов физике, ставило ученых в тупик на протяжении десятилетий, однако оно позволяет солнечному «супу» заряженных частиц, или плазме, двигаться достаточно быстро, чтобы вырваться из-под гравитационного притяжения Солнца и охватить нашу Солнечную систему в виде солнечного ветра.
Чтобы разгадать эту тайну, НАСА создало солнечный зонд «Паркер», который сможет погрузиться в корону и найти ее источник тепла. Космический аппарат оснащен набором инструментов, разработанных Джастином Каспером, профессором климатических, космических наук и техники UM (Университет Мичигана), для прямого измерения плотности, температуры и потока плазмы короны.
Когда Parker Solar Probe впервые приблизился к Солнцу, зонд обнаружил сотни S-образных изгибов магнитного поля Солнца (названных обратными поворотами в связи с тем, как они на короткое время меняют направление магнитного поля), а также тысячи более мелких изгибов. Некоторым ученым обратные переходы показались многообещающими источниками тепла для короны и солнечного ветра. Их сильный S-образный изгиб хранил много магнитной энергии, которая, вероятно, высвобождалась в окружающую плазму, когда переключения перемещались в пространстве и в конечном итоге выпрямлялись.
«Эта энергия должна куда-то идти, и она может способствовать нагреву короны и ускорению солнечного ветра», — говорят исследователи.
Но чтобы нагреть корону, обратные переходы должны пройти через нее, поэтому изучение того, где образуются обратные переходы, имеет решающее значение для понимания их влияния на температуру короны. Изучив данные первых 14 оборотов зонда Паркер вокруг Солнца, исследовательская группа обнаружила, что, хотя S-образные изгибы распространены в солнечном ветре вблизи Солнца, они отсутствуют внутри короны.
Ученые до сих пор не могут прийти к единому мнению о том, что вызывает переключения. Одни считают, что магнитное поле изгибается из-за турбулентности солнечного ветра за пределами короны. Другие полагают, что они начинаются на поверхности Солнца, когда перемешивающиеся линии и петли магнитного поля взрывообразно сталкиваются и объединяются в изогнутые формы.
Результаты исследования исключают последнюю гипотезу. Если бы обратные переключения образовались в результате столкновения магнитных полей на поверхности Солнца, они должны были бы быть еще более распространены внутри короны. Тем не менее, ученые считает, что магнитные столкновения все же могут играть некоторую косвенную роль в возникновении обратного переключения — и нагревании короны.
Когда магнитные поля сталкиваются на поверхности Солнца, они вибрируют, как струны, и посылают волны вдоль магнитных полей в космос. В то же время энергия столкновений создает очень быстрые потоки плазмы в солнечном ветре.
Исследователи считают, что быстрая плазма искажает магнитные волны, превращая их в обратные волны в солнечном ветре. Если некоторые из этих волн рассеиваются в солнечной атмосфере, не успев превратиться в обратные, они могут сыграть свою роль в нагреве короны.
«Механизмы, вызывающие образование обратного переключения, и сами переключения могут нагревать как корону, так и солнечный ветер».
Однако в настоящее время недостаточно данных, чтобы отдать предпочтение триггерам на поверхности Солнца, а не турбулентности солнечного ветра как причине обратного движения.
«Предстоящие полеты Parker Solar Probe к Солнцу, уже 24 декабря 2024 года, позволят собрать больше данных еще ближе к Солнцу. Мы будем использовать данные для дальнейшей проверки нашей гипотезы», — говорят исследователи.