Космічний апарат підлетів досить близько до Сонця, щоб виявити джерело невловимих сонячних вітрів

Завдяки сміливому сонячному зонду, який наблизився достатньо близько до поверхні Сонця, нарешті вдалося прослідкувати шлях сонячних вітрів до їх джерела.

У листопаді 2021 року сонячний зонд Parker пролетів на відстані понад 8,5 мільйонів кілометрів (5,3 мільйона миль) від Сонця, що дозволило йому виявити тонку структуру сонячного вітру, який викидає тонни заряджених частинок. в Сонячну систему через отвір у короні Сонця, або атмосфері.

За словами групи фізиків на чолі зі Стюартом Бейлом з Каліфорнійського університету, показання зонда дають нам змогу найкраще поглянути на те, як генерується швидкий сонячний вітер, припускаючи, що певний тип магнітного перез’єднання є тим, що рухає цією потужною силою природи. , Берклі та Джеймс Дрейк з Університету Меріленда, Коледж-Парк.

«Вітри переносять багато інформації від Сонця до Землі, тому розуміння механізму сонячного вітру є важливим з практичних міркувань на Землі», — пояснює Дрейк.

«Це вплине на нашу здатність зрозуміти, як Сонце вивільняє енергію та спричиняє геомагнітні бурі , які є загрозою для наших комунікаційних мереж».

Корональні діри звучать трохи тривожно, але це звичайне сонячне явище. Сонце — це магнітний безлад , як ви можете бачити на візуалізації нижче, і багато змін у його магнітному полі проявляються як явища в короні. Корональна діра виникає, коли замість утворення замкнутих петель лінії магнітного поля розмикаються та розширюються назовні.

Результатом є ділянка більш холодної, менш щільної плазми в короні. Ви не зможете побачити його, просто подивившись на Сонце (не те, що ви повинні дивитися на Сонце без захисту очей, не робіть цього), але воно буде набагато темнішим у екстремальних ультрафіолетових хвилях .

З цих регіонів виходять потужні сонячні вітри. Не обмежені звичайними магнітними полями, ці вітри йдуть у космос зі швидкістю близько 800 кілометрів (500 миль) на секунду, що вдвічі швидше, ніж середній сонячний вітер.

Він видуває заряджені частинки далеко вглиб Сонячної системи; тут, на Землі, вони можуть взаємодіяти з верхньою атмосферою, створюючи вражаючі полярні сяйва та заважаючи роботі супутників і радіозв’язку.

Протягом 11-річного циклу активності Сонця корональні діри можуть з’явитися будь-коли. Коли Сонце знаходиться в точці мінімальної активності, або сонячного мінімуму, вони прагнуть бовтатися навколо полюсів. Але на сонячному максимумі , коли магнітні полюси Сонця міняються місцями, і коли активність згодом падає , корональних дір стає більше і вони виглядають гарно на всіх широтах, а більш швидкісні сонячні вітри спрямовані в наш бік.

Коли Паркер наблизився до Сонця в листопаді 2021 року, одна з цих корональних дір була випадково розташована так, що зонд міг зібрати найближчі спостереження однієї з цих областей, отримані досі.

Команда каже, що отримані дані показали, що корональна діра трохи схожа на душову лійку. Приблизно рівномірно розташовані струмені виходять із місць, де лінії магнітного поля «воронкою» входять у поверхню Сонця та виходять із неї.

«Фотосфера вкрита конвекційними комірками, як у киплячій каструлі з водою, і більш масштабний конвекційний потік називається супергрануляцією», — пояснює Бейл .

«Там, де ці супергрануляційні клітини зустрічаються і йдуть вниз, вони затягують магнітне поле на своєму шляху в цю воронку вниз. Магнітне поле там стає дуже посиленим, тому що воно просто затиснуте.

«Це щось на кшталт черпака магнітного поля, що спускається в дренаж. І просторове розділення цих маленьких стоків, цих лійок — це те, що ми бачимо зараз за даними сонячних зондів».

У магнітно складних плямах на Сонці все може бути трохи диким. Лінії магнітного поля сплутуються, розриваються та знову з’єднуються. Це магнітне відновлення є бурхливим процесом, який вивільняє багато енергії.

Одним із можливих способів утворення сонячного вітру є повторне з’єднання відкритих і закритих магнітних полів у процесі, який називається повторним обміном. Іншим можливим поясненням є прискорення частинок електромагнітними хвилями в корональних дірах, званих хвилями Альвена, які генеруються взаємодією між конвективними потоками та магнітними полями.

Дослідники виявили, що Паркер зафіксував частинки, що рухаються на неймовірно високих швидкостях, у 10-100 разів перевищуючи середню швидкість сонячного вітру. За їхніми словами, це більше узгоджується з повторним з’єднанням обміну, ніж з прискоренням хвилі Альфвена, і узгоджується з іншими останніми відкриттями, заснованими на даних Паркера .

«Великий висновок полягає в тому, що джерелом енергії швидкого сонячного вітру є магнітне перез’єднання всередині цих воронкоподібних структур», — каже Бейл .

«Вона надходить не просто звідусіль у корональній дірі, вона субструктурована всередині корональних дір до цих супергрануляційних клітин. Вона походить від цих маленьких пучків магнітної енергії, які пов’язані з конвекційними потоками. Наші результати, на нашу думку, є переконливими доказами що це робить повторне з’єднання».