Зонд NASA Parker Solar, який торкається сонця, підлетів досить близько до нашої зірки, щоб помітити дрібні деталі сонячного вітру, включно з його походженням, «корональними дірами» в атмосфері Сонця. Озброївшись цією інформацією, вчені тепер можуть краще передбачити сонячні бурі, які можуть посилити полярні сяйва над нашою планетою, але також можуть порушити комунікаційну та енергетичну інфраструктуру та становити загрозу для супутників, космічних кораблів і навіть астронавтів.
Згідно з новим дослідженням, зонд Parker Solar Probe відстежив сонячний вітер — потік заряджених частинок, що безперервно течуть від сонця — до місця, де він генерується. Це дозволило дослідникам побачити характеристики сонячного вітру, які втрачаються, коли він виходить із зовнішньої атмосфери Сонця, або корони, і до того, як досягає Землі, як відносно однорідний потік.
Космічний корабель побачив, що потоки високоенергетичних частинок, які утворюють сонячний вітер, відповідають так званим «потокам супергрануляції» всередині корональних дір. Це відкриття вказує на те, що ці регіони є джерелом «швидкого» сонячного вітру, який видно над полюсами Сонця і може досягати швидкості 1,7 мільйона миль/год (2,7 мільйона кілометрів на годину), що приблизно в 1000 разів перевищує максимальну швидкість. реактивного винищувача.
Вважається, що корональні діри утворюються в областях, де лінії магнітного поля виходять із поверхні Сонця, але не повертаються туди. Це призводить до появи відкритих ліній поля, які поширюються, заповнюючи простір навколо Сонця.
У спокійні періоди 11-річного циклу активності нашої зірки корональні діри зазвичай знаходяться на полюсах Сонця. Це означає, що сонячний вітер, який виходить із корональних дір, зазвичай не спрямований на Землю. Але коли сонце стає більш активним і його магнітне поле «перевертається», змінюючи полюси, корональні діри стають більш поширеними, і ці потужні потоки заряджених частинок можуть бути спрямовані на нашу планету. Ці знання та ці нові результати можуть допомогти передбачити потенційно руйнівні сонячні бурі, кажуть члени дослідницької групи.
«Вітри переносять багато інформації від Сонця до Землі, тому розуміння механізму, що стоїть за сонячним вітром, є важливим з практичних міркувань на Землі», — сказав у заяві співкерівник групи та професор Університету Меріленд-Коледж-Парк Джеймс Дрейк. «Це вплине на нашу здатність зрозуміти, як сонце вивільняє енергію та спричиняє геомагнітні бурі, які є загрозою для наших комунікаційних мереж».
Сонячний душ
За словами членів команди, корональні діри працюють як насадка для душа, розпилюючи струмені заряджених частинок з рівномірно розташованих «світлих плям», де магнітні поля виходять від поверхні Сонця. Це породжує воронки шириною близько 18 000 миль (29 000 кілометрів), які на Землі видно як яскраві «струменя» всередині корональних дір.
Команда вважає, що коли магнітні поля протилежних напрямків проходять одне через одне в цих воронках, лінії магнітного поля розриваються, а потім знову з’єднуються. Саме цей процес, який називається магнітним повторним з’єднанням, відповідає за викид заряджених частинок, які ми бачимо як сонячний вітер.
Вчені визначили це, оскільки швидкість деяких із спостережуваних частинок у 10 разів перевищує середню для сонячного вітру — це можливо лише за допомогою такого потужного явища, як магнітне перез’єднання. За словами членів команди, такі швидкості неможливі для частинок, які просто рухаються по плазмі.
«Фотосфера вкрита конвекційними осередками, як у киплячій каструлі з водою, і більш масштабний конвекційний потік називається супергрануляцією», — сказав один із керівників дослідження Стюарт Бейл, професор фізики Каліфорнійського університету в Берклі, у те саме твердження. (Фотосфера — це поверхня Сонця.)
«Там, де ці супергрануляційні клітини зустрічаються і йдуть вниз, вони затягують магнітне поле на своєму шляху в цю воронку вниз», — додав Бейл. «Магнітне поле там стає дуже посиленим, тому що воно просто заклинило. Це щось на зразок черпака магнітного поля, що спускається в каналізацію».
Бейл додав, що саме просторове розділення цих маленьких стоків або воронок команда побачила, дивлячись на дані, зібрані під час наближення сонячного зонда Parker до сонця.
«Великий висновок полягає в тому, що джерелом енергії швидкого сонячного вітру є магнітне перез’єднання всередині цих воронкоподібних структур», — сказав Бейл. «Вона походить не просто звідусіль у корональній дірі; вона субструктурована всередині корональних дір до цих клітин супергрануляції. Вона походить від цих маленьких пучків магнітної енергії, пов’язаних із конвекційними потоками. Наші результати, на нашу думку, є переконливими доказами що це робить повторне з’єднання».