Крихітні струмені Сонця живлять колосальний сонячний вітер

Потоки заряджених частинок безперервно підіймаються з атмосфери Сонця та випромінюють назовні зі швидкістю мільйонів кілометрів на годину, породжуючи настільки величезний сонячний вітер, що його межі визначають зовнішній край нашої Сонячної системи. Незважаючи на широке поширення цього вітру, його утворення довгий час було загадкою. Тепер новий аналіз стверджує, що сонячний вітер живиться сукупністю періодичних дрібних струменевих вивержень у сонячній короні або зовнішньому шарі. «Ідея схожа на те, як окремі звуки плескання в аудиторії перетворюються на рівномірний рев, коли публіка аплодує», — сказав Крейг ДеФорест, фізик із сонячної енергії з Південно-західного науково-дослідного інституту в Боулдері, штат Колорадо, і співавтор дослідження.

Хоча вчені вже знали, що корона є домом для невеликих струменів, які зазвичай тривають кілька хвилин, раніше вони виявили лише невелику їх кількість, головним чином в основі шлейфів, що виходять із холодніших, менш щільних областей корони, відомих як корональні діри.

Нове дослідження показує, що вони всюдисущі. «Коли ви дізнаєтесь, як їх знайти, ви побачите, що вони постійно скрізь, практично в кожній структурі в короні», — сказав співавтор Ден Сітон, фізик із сонячної енергії, який також працює в Південно-західному дослідницькому інституті.

Команда виявила, що струмені, кожен з яких має ширину від 1000 до 3000 кілометрів, присутні навіть під час сонячного мінімуму, найменш активної фази 11-річного циклу Сонця — результат, який узгоджується з поширеною природою сонячного вітру. «Ви можете навмання вибрати будь-який день, і струмені будуть присутні, як і сонячний вітер», — сказав Нур Рауафі, фізик із сонячної енергії з Лабораторії прикладної фізики Університету Джона Гопкінса та провідний автор дослідження.

У статті, що викладає нові відкриття, опублікованій минулого місяця в Astrophysical Journal, команда надає докази того, що струмені викликаються процесом, який називається магнітним перез’єднанням, який нагріває та прискорює плазму заряджених частинок. Дослідники припускають, що потім струмені створюють хвилі, які нагрівають корону і дозволяють плазмі вийти з гравітації Сонця та об’єднатися, утворюючи сонячний вітер.

«Цифри видаються багатообіцяючими та показують, що справді цілком можливо, що реактивні літаки можуть забезпечувати масу, втрачену Сонцем, сонячному вітру», — сказав Чарльз Канкельборг, фізик із сонячної енергії з Університету штату Монтана, який не брав участі в дослідженні.

Двигун

Ідея про те, що невеликі періодичні події можуть колективно рухати сонячний вітер, походить від роботи Юджина Паркера, піонера в галузі сонячної фізики, який помер минулого року. У 1988 році він припустив, що «рій наноспалахів», викликаний крихітними спалахами магнітного перез’єднання, може нагріти корону настільки, щоб забезпечити живлення вітру.

Однак виявити докази цього маломасштабного перез’єднання виявилося невловимим через низьку роздільну здатність магнітних вимірювань.

Для нового дослідження дослідники вивчили зображення високої роздільної здатності з різних джерел, включаючи обсерваторію сонячної динаміки НАСА, супутники GOES -R, найбільш відомі як метеорологічні супутники, і сонячний телескоп Goode в сонячній обсерваторії Big Bear. Вони виявили, що корональні області, які раніше здавалися позбавленими магнітного потоку, насправді були заповнені складними магнітними полями. Команда також змогла пов’язати кілька реактивних літаків з конкретними подіями повторного підключення. Дослідники очікують, що навіть більш дрібномасштабні дані магнітного поля можуть виявити вищі швидкості повторного з’єднання та струменя.

Далі команда припустила, що струмені створюють певний вид хвилі, яка називається хвилею Альвена, яка нагріває корону. Хвилі Альвена вважалися конкуруючим механізмом, який міг би пояснити сонячний вітер. Але зростає думка, що ці процеси можуть працювати разом. «Глобальна присутність цих джелетів, що керуються повторним з’єднанням, дає природне пояснення як повторного з’єднання, так і хвиль Альвена, що живлять сонячний вітер», — сказала Джудіт Карпен, фізик із сонячної енергії з Центру космічних польотів імені Годдарда NASA.