Почему солнечная корона нагревается до миллионов градусов? Вокруг полюсов Солнца нашли тысячи быстрых магнитных волн — дело может быть в них
iXBT.com ·
Аппарат Solar Orbiter обнаружил в полярных областях Солнца множество быстрых высокочастотных магнитных волн, которые предыдущие космические обсерватории практически не замечали. Эти колебания могут быть одним из источников энергии, нагревающих солнечную корону и ускоряющих быстрый солнечный ветер.
Аппарат Solar Orbiter обнаружил в полярных областях Солнца множество быстрых высокочастотных магнитных волн, которые предыдущие космические обсерватории практически не замечали. Эти колебания могут быть одним из источников энергии, нагревающих солнечную корону и ускоряющих быстрый солнечный ветер.
Исследование провела группа ученых под руководством Юйхана Гао и Хуэя Тяня из Пекинского университета. Они изучили полярные корональные дыры — области, где магнитные линии Солнца уходят далеко в межпланетное пространство и образуют своеобразные каналы для движения заряженных частиц.
Главным преимуществом Solar Orbiter оказалась высокая скорость съемки. Обсерватория NASA Solar Dynamics Observatory (SDO) делает снимки каждые 12 секунд с разрешением около 1100 км на пиксель, в то время как инструмент Extreme Ultraviolet Imager (EUI) на борту Solar Orbiter снимает каждые пять секунд и различает детали размером примерно 420 км.
Ученые обработали наблюдения обеих обсерваторий за сентябрь 2021 года с помощью одного и того же автоматического алгоритма NUWT. В солнечных плюмах — вытянутых структурах плазмы у северного полюса — SDO позволила обнаружить 560 волновых событий. Solar Orbiter зафиксировал уже 2318, то есть более чем в четыре раза больше.
Особенно велика разница при наблюдении самых быстрых колебаний. Среди волн, обнаруженных Solar Orbiter, 38% имели периоды менее 100 секунд. В данных SDO доля таких событий составляла лишь 9%.
Изменилась и оценка скорости движения плазмы. По данным SDO она составляла в среднем 9,9 км/с, по данным Solar Orbiter — 15,4 км/с. Поскольку количество переносимой волнами энергии зависит от скорости колебаний, новая оценка увеличила расчетную энергетическую мощность волн примерно в 2,6 раза.
Откуда именно берутся эти быстрые волны, пока неизвестно. Среди возможных механизмов ученые рассматривают магнитное пересоединение, выбросы плазмы, известные как спикулы, а также турбулентные каскады, при которых крупные медленные волны порождают более мелкие и высокочастотные колебания.
Открытие может помочь разобраться сразу с двумя давними загадками Солнца. Его видимая поверхность имеет температуру в несколько тысяч градусов, тогда как внешняя корона нагревается более чем до миллиона градусов. Кроме того, частицы быстрого солнечного ветра каким-то образом ускоряются до сотен километров в секунду.
Высокочастотные волны способны передавать энергию окружающей плазме за счет резонансного поглощения и других процессов. Часть этой энергии может расходоваться на нагрев короны, а часть — на ускорение ионов, формирующих солнечный ветер.
При этом полной разгадки пока нет. Оцененная в исследовании энергия волн примерно в десять раз меньше той, которая, согласно некоторым моделям, необходима для полноценного ускорения солнечного ветра. Поэтому работа скорее показывает, что предыдущие инструменты могли пропускать значительную часть энергетических процессов из-за недостаточной скорости съемки и пространственного разрешения.
Дополнительные данные ученые рассчитывают получить с помощью будущих миссий. В частности, Solar Polar-orbit Observatory (SPO), запуск которой запланирован на начало 2029 года, должна наблюдать полярные области Солнца с более выгодного ракурса и помочь изучить происходящие там магнитные процессы.