Зонд НАСА Parker Solar находит подсказки о солнечном ветре

Ученые сообщили в среду, что высокоскоростные частицы выбрасываются солнцем, как вода из душевой лейки.

Данные из космический зонд Паркеркосмический корабль НАСА, который запущен в 2018 году и теперь налетает, чтобы собрать данные о внешней атмосфере Солнца, или короне, дает ключи к разгадке того, как Солнце генерирует солнечный ветер — поток электронов, протонов и других заряженных частиц со скоростью в миллионы миль в час, устремляющийся наружу, в Солнечная система.

Исследование солнечного ветра связано с загадкой, которая долгое время ставила ученых в тупик: почему корона, где температура достигает миллионов градусов, намного горячее, чем поверхность Солнца, температура которой составляет 10 000 градусов по Фаренгейту?

Зонд Parker назван в честь Юджина Н. Паркера.астрофизик из Чикагского университета, впервые предсказавший существование солнечного ветра в 1958 году.

У Солнца есть атмосфера из разреженных газов, которая тянется вниз под действием силы тяжести, в то время как давление, создаваемое термоядерными реакциями внутри Солнца, толкает вверх.

В целом силы уравновешиваются так, что солнце не рушится и не разлетается на части. Но силы не везде полностью компенсируются, и расчеты доктора Паркера показывают, что солнце может вести себя как дырявый воздушный шар.

«Если вы создадите достаточное давление в системе, — сказал Стюарт Бэйл, физик из Калифорнийского университета в Беркли, — атмосфера может выйти наружу. И когда он убегает, он становится заряженным».

В газета, опубликованная в среду в журнале Nature д-р Бэйл, ведущий прибор на солнечном зонде Parker, который измеряет электрические и магнитные поля в солнечном ветре, и его коллеги сообщили, что потоки солнечного ветра совпадают с моделями подъема горячих газов и падения более холодных газов. солнце. Это явление конвекции, по сути то же самое, что происходит во время грозы, создает восходящие и нисходящие потоки водорода внутри Солнца, а структура потоков — как грозы, расположенные рядом друг с другом — известна как супергрануляция.

Конвекция заряженных частиц создает смещающиеся магнитные поля, которые растягиваются до тех пор, пока не лопнут и не соединятся снова, высвобождая энергию, которая способствует нагреву короны. Это воссоединение ускоряет частицы солнечного ветра.

Более ранние наблюдения за Солнцем уже указывали на то, что солнечный ветер исходит из так называемых корональных дыр, областей, где магнитное поле простирается далеко в космос, а не огибает и возвращается в другую точку Солнца.

Представьте себе простой стержневой магнит, который генерирует магнитное поле, похожее по форме на то, которое окружает Землю. На полюсах магнитные поля идут прямо вверх и вниз; это корональные дыры.

В периоды затишья солнца — солнечная активность изменяется по 11-летнему циклу, от сравнительно спокойного до гиперактивного — магнитное поле Солнца имеет такую ​​конфигурацию стержневого магнита. Когда космический корабль Паркер был запущен, солнце было близко к минимуму.

Но по мере того, как Солнце приближается к максимуму своего цикла, когда магнитное поле испытывает реверсивное направление, структура поля становится более сложной, и появляется больше корональных дыр.

Приборы космического корабля «Паркер» обнаружили, что солнечный ветер неравномерен над корональными дырами. Вместо этого частицы выходили «микропотоками», как струи из насадки для душа.

Датчики космического зонда «начали видеть, что солнечный ветер имеет огромное количество структур», — сказал Джеймс Дрейк, профессор физики в Университете Мэриленда и еще один автор статьи в Nature.

Периодический характер микропотоков соответствовал характеру супергрануляции, что позволяет предположить, что магнитное пересоединение вблизи поверхности Солнца играет ключевую роль в ускорении частиц.

«Я мог вычислить все характеристики воссоединения», — сказал доктор Дрейк. «Я мог вычислить, сколько тепла идет. И как только мы выяснили, сколько тепла, я обнаружил, что этого достаточно для питания ветра».

Он добавил: «У нас раньше такого не было».

Гэри Занк, директор Центра космической плазмы и аэрономических исследований Университета Алабамы в Хантсвилле, сказал, что новые результаты стали «одним из важнейших и важных шагов в ответе на загадку, почему солнечная корона на миллион градусов горячее, чем ее солнечная корона». очень относительно холодная поверхность». Доктор Занк не участвовал в исследовании, но был одним из ученых, рецензировавших статью для редакторов Nature.

«Это в основном говорит: вот механизм, с помощью которого мы можем начать понимать, как происходит эта передача энергии», — сказал доктор Занк.