|
Разгадка давней солнечной тайны
|
|
|
|
Исследователи приблизились к разгадке давней солнечной тайны, связанной с экстремальной тонкостью тахоклинного слоя Солнца, подверженного сильным сдвиговым движениям — области, которая, как считается, имеет решающее значение для возникновения мощных выбросов высокоэнергетических частиц и излучения с Солнца, известных как «космическая погода».
|
|
|
|
Профессор прикладной математики Калифорнийского университета в Санта-Крузе Николас Браммелл и научный сотрудник Инженерной школы Баскина Лорен Матильски изучают чрезвычайно тонкий тахоклинный слой Солнца в рамках работы центра НАСА COFFIES (Consequences Of Fields and Flows in the Interior and Exterior of the Sun).
|
|
|
|
В новой статье, опубликованной в журнале The Astrophysical Journal, исследователи совместно с бывшей аспиранткой Калифорнийского университета в Санта-Круз Лидией Корре раскрывают новые сведения о том, как магнитные поля поддерживают такую тонкую солнечную тахоклину и, в более общем смысле, как тахоклины в других звездах солнечного типа могут способствовать «замедлению вращения» звезд — загадочному процессу, при котором наблюдается замедление общей скорости вращения звезд, или «спинов», по мере их медленной эволюции. Новые модели предполагают целостное взаимодействие между вращением, магнетизмом и тахоклинами в звездах солнечного типа.
|
|
|
|
|
|
|
Солнце состоит из различных слоев, которые генерируют магнитные поля посредством процесса, называемого солнечным динамо. Этот магнитный двигатель питает солнечную активность, вызывая солнечные вспышки и выбросы корональной массы, которые определяют циклы космической погоды. Исследование этих циклов имеет жизненно важное значение, поскольку космическая погода влияет на безопасность астронавтов, спутниковую связь и глобальные навигационные системы.
|
|
|
|
Тахоклин — чрезвычайно тонкий слой, расположенный между внутренней радиационной зоной Солнца и внешней конвективной зоной, — считается ключевым компонентом этих циклов. Астрономы полагают, что тахоклин служит основным усилителем магнитного поля Солнца, накапливая, организуя и высвобождая магнитную энергию, которая в конечном итоге проявляется на поверхности Солнца в виде солнечных пятен, запускающих явления космической погоды.
|
|
|
|
За пределами нашей Солнечной системы динамика магнитного поля звезды имеет решающее значение для понимания, поскольку она определяет все аспекты космической среды и космической погоды, включая поддержание пригодной для жизни атмосферы. Лучшее понимание этой динамики может помочь определить критерии для поиска потенциально пригодных для жизни планет.
|
|
|
|
«Все хотят знать, какая среда находится между Солнцем и Землей, потому что это влияет на нашу жизнь здесь», — сказал Браммелл. «Но понимание происхождения космической погоды важно и при поиске других пригодных для жизни миров».
|
|
|
|
Анализ синергии
|
|
|
|
Чрезвычайная тонкость тахоклина долгое время оставалась загадкой, поскольку более ранние модели не могли воспроизвести его уникальную динамику согласованным образом. Однако исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Круз разработали новые модели, которые более точно имитируют динамику Солнца. Команда усовершенствовала современные модели, используя сотни миллионов часов вычислительного времени на самом мощном суперкомпьютере НАСА.
|
|
|
|
Это позволило им создать серию симуляций, которые показывают, что тахоклин играет важную роль в формировании солнечного магнитного поля, в то время как магнитное поле также необходимо для поддержания характерной тонкости тахоклина — недавно выявленная синергия между этими процессами.
|
|
|
|
«В течение десятилетий считалось, что тахоклин является ключевым компонентом в формировании крупномасштабного солнечного магнитного поля», — сказал Матильский. «Результаты нашей работы показывают, что верно и обратное: крупномасштабное магнитное поле может быть ключевой причиной существования тахоклина».
|
|
|
|
Замедление вращения
|
|
|
|
У астрономов есть общая теория жизненного цикла звезд, но одна деталь долгое время оставалась загадкой — «проблема замедления вращения» — как звезды замедляют свое вращение с течением времени, что приводит к последующему коллапсу крупномасштабного магнитного поля и, возможно, к прекращению экстремальных явлений космической погоды, связанных со звездой. Как правило, внешние слои звезды замедляются непосредственно поверхностным магнитным полем, которое излучается с поверхности, как спицы колеса. Как это поверхностное замедление передается в более глубокие слои, неизвестно.
|
|
|
|
Новые модели, созданные исследователями из Калифорнийского университета в Санта-Крузе, показывают, как тахоклин соединяет внешние и внутренние области Солнца посредством того самого динамо-поля, которое ограничивает тахоклин.
|
|
|
|
«Мы знаем, что раньше Солнце вращалось гораздо быстрее и что оно долгое время замедляло своё вращение», — сказал Матильский. «Но это поднимает естественный вопрос: почему радиационная зона не остаётся просто „в покое“, продолжая вращаться с той же высокой скоростью, с которой зародилось Солнце? В новых моделях динамо-магнитное поле, проникающее в тахоклин и ограничивающее его, также соединяет две различные области, обеспечивая необходимое замедление вращения самосогласованным образом и тем самым предлагая потенциальное решение этой давней загадки».
|
|
|
|
Источник
|
