|
Разгадка тайн солнечного ветра
|
|
|
|
Используя данные, собранные солнечным зондом Parker НАСА во время его максимального сближения с Солнцем, исследовательская группа под руководством Университета Аризоны измерила динамику и постоянно меняющуюся "оболочку" горячего газа, из которой исходит солнечный ветер.
|
|
|
|
Результаты, опубликованные в журнале Geophysical Research Letters, не только помогают ученым ответить на фундаментальные вопросы об энергии и веществе, перемещающихся через гелиосферу — объем пространства, контролируемый солнечной активностью, — который влияет не только на Землю и Луну, но и на все планеты Солнечной системы, проникая далеко в межзвездное пространство. Эти эффекты включают значительные явления космической погоды.
|
|
|
|
"Одна из вещей, которая волнует нас, как технологически развитое общество, - это то, как на нас влияет Солнце, звезда, с которой мы живем", - сказал Кристофер Кляйн, доцент Калифорнийского университета в Лунной и планетарной лаборатории, который руководил исследованием.
|
|
|
|
Например, во время коронального выброса массы солнце выбрасывает частицы своей атмосферы — высокоэнергетические заряженные частицы — в Солнечную систему, где они взаимодействуют с магнитным полем Земли, оказывая различное воздействие на спутники, радиосвязь и даже излучение, которому подвергаются пассажиры самолетов, пролетая над Землей. поляки, объяснил Клейн.
|
|
|
|
"Если мы сможем лучше понять атмосферу Солнца, через которую движутся эти энергетические частицы, это улучшит нашу способность прогнозировать, как эти солнечные извержения будут распространяться по Солнечной системе и в конечном итоге ударят по Земле", - сказал он.
|
|
|
|
|
|
|
Слои и структура Солнца
|
|
|
|
Хотя идея о том, что у Солнца есть атмосфера, может показаться трудновообразимой, поскольку наша звезда, по сути, представляет собой клубящийся шар плазмы — горячего ионизированного газообразного водорода — без заметной поверхности, столетие изучения ее свойств привело к созданию более детальной картины. Ядро, где водород подвергается ядерному синтезу с образованием гелия, является топкой, стимулирующей активность солнца, заставляя его постоянно излучать энергию в космос.
|
|
|
|
Ядро окружено несколькими слоями, самые внешние из которых образуют солнечную атмосферу. Фотосфера, где расположены солнечные пятна, окружена тонкой "коркой", известной как хромосфера, из которой могут исходить вспышки и которая образует пятнистую "поверхность", которую можно увидеть, глядя на Солнце в телескоп, оснащенный специальными фильтрами для обеспечения безопасного наблюдения.
|
|
|
|
Самый внешний слой атмосферы Солнца, корона, представляет собой размытое плазменное гало, которое всегда скрыто от глаз интенсивным сиянием звезды, за исключением кратких моментов во время полного солнечного затмения.
|
|
|
|
Запущенный в 2018 году аппарат Parker Solar Probe приблизился к Солнцу ближе, чем любой другой космический аппарат до этого. Вращаясь вокруг Солнца по сложной орбите, включающей семь проходов мимо Венеры, зонд достиг своего первого максимального сближения в канун Рождества 2024 года, и эти близкие сближения позволили научной команде нанести на карту "внешнюю границу" Солнца способом, который был невозможен до сих пор.
|
|
|
|
Парадоксальным образом, когда плазма поднимается из ядра Солнца, она охлаждается с 27 миллионов градусов до примерно 10 000 градусов по Фаренгейту в видимой фотосфере, но по мере того, как она рассеивается в короне, она снова нагревается до температуры, превышающей 2 миллиона градусов.
|
|
|
|
Процессы, определяющие эту странную динамику, включают сложные взаимодействия заряженных частиц Солнца с мощными магнитными полями, которые изгибаются, скручиваются и даже замыкаются сами на себя — с плохо изученными деталями, которые по сей день вызывают беспокойство гелиофизиков.
|
|
|
|
"Мы знаем, что солнечный ветер постоянно выделяет тепло, и мы хотим понять, какие механизмы на самом деле приводят к этому нагреву", - сказал Кляйн.
|
|
|
|
"Мы создали упрощенные модели, мы провели компьютерное моделирование, но, запустив солнечный зонд Parker и выполнив эти подробные расчеты структуры распределения частиц по скоростям, мы можем улучшить эти модели и рассчитать, как на самом деле происходит нагрев на таких чрезвычайно близких расстояниях, которые мы никогда не измеряли раньше."
|
|
|
|
Прежде чем отправить роботизированный космический аппарат, способный "поцеловать солнце", как команда Паркера назвала ближайший полет зонда, поднявшись на высоту 3,8 миллиона миль над поверхностью Солнца, исследователи могли описать этот нагрев только с помощью простых моделей распределения заряженных частиц.
|
|
|
|
"Один из насущных вопросов, на который мы стремимся ответить, заключается в том, как нагревается солнечный ветер, когда он ускоряется от поверхности Солнца", - сказал он. "С помощью этих новых измерений и расчетов мы переосмысливаем наше понимание того, как энергия проходит через внешнюю атмосферу Солнца".
|
|
|
|
Разработанный командой Кляйна числовой код, получивший название Arbitrary Linear Plasma Solver, или ALPS, позволил исследователям проанализировать фактическое измеренное распределение, а не использовать упрощенную модель для определения того, как волны проходят через плазму, которую измеряет Паркер, и — что важно — как изменяется нагрев, когда частицы вылетают из плазмы. солнце.
|
|
|
|
В точке невозврата, где зарождается солнечный ветер, они начинают охлаждаться, но гораздо медленнее, чем можно было бы ожидать от газа, который просто расширяется, объяснил Клейн, — процесс, известный как затухание, и еще одна загадка, ожидающая своего полного понимания.
|
|
|
|
С помощью наблюдений ALPS и Parker команда может детально измерить, сколько энергии передается различным видам заряженных частиц в солнечном ветре, сказал Кляйн, пояснив, что эта способность меняет понимание исследователями этого процесса не только для солнца, но и для всех астрофизических объектов, связанных с нагретой плазмой и магнитным полем. поля.
|
|
|
|
"Если мы сможем понять, как происходит затухание солнечного ветра, то сможем применить эти знания о рассеянии энергии к таким вещам, как межзвездный газ, аккреционные диски вокруг черных дыр, нейтронные звезды и другие астрофизические объекты".
|
|
|
|
Источник
|
