Полученные зондом данные подтвердили наличие теоретически предсказанного «барьера спиральности» — границы, за пределами которой турбулентная диссипация (преобразование механической энергии в тепло) начинает вести себя иным образом вблизи Солнца.
Изменение турбулентной диссипации влияет на нагрев плазмы, что позволяет объяснить давнюю загадку: почему солнечная корона оказывается горячее поверхности Солнца.
Спиральность также оказывает влияние на движение плазмы и магнитных полей, что приводит к высокой скорости солнечного ветра. Эта сила может воздействовать на чувствительное электронное оборудование как на Земле, так и в космосе.
Зонд Parker Solar Probe
Зонд Parker Solar Probe, запущенный в 2018 году, был разработан для изучения загадок Солнца. Он стал не только самым быстрым из когда-либо созданных человеком объектов, но и в 2024 году достиг точки наиболее близкого сближения с Солнцем среди всех космических аппаратов. Благодаря прохождению через солнечную атмосферу, зонд предоставил ученым уникальные сведения о внешней оболочке звезды — короне.
Ученые изучили информацию, полученную в ходе первых десяти оборотов зонда, объединив различные данные для анализа более широкого диапазона длин волн. За время своей семилетней миссии Parker совершил 24 оборота, каждый из которых приводил его всё ближе к Солнцу.
Барьер спиральности
«Данный результат имеет большое значение, так как обнаружение «барьера спиральности» даёт возможность объяснить ранее неясные характеристики солнечного ветра, в частности, почему протоны в нём, как правило, обладают более высокой температурой, чем электроны », — отметил ведущий автор исследования Джек Макинтайр, аспирант Лондонского университета королевы Марии.
«Более глубокое понимание турбулентной диссипации может оказать значительное влияние и на другие астрофизические системы », — добавил Макинтайр.
В плазменной короне спиральный барьер приводит к тому, что столкновения становятся минимальными, поскольку энергия рассеивается посредством взаимодействия волн и частиц, а не из-за столкновений частиц. Это существенно усложняет и делает неравномерным турбулентный каскад (процесс преобразования энергии в тепло). Согласно результатам исследования, для формирования барьера спиральности необходимо выполнение ряда условий, главным из которых является высокое отношение напряженности магнитного поля к давлению плазмы. Более выраженный дисбаланс между плазменными волнами, направленными в противоположные стороны, приводит к более яркому проявлению этого эффекта.
Ученые утверждают, что подобные условия характерны для короны, что указывает на повсеместное распространение барьера спиральности. Проходя через эту область, солнечный ветер нагревается и ускоряется благодаря воздействию барьера.
«Данное исследование имеет принципиальное значение, поскольку предоставляет убедительные свидетельства наличия спирального барьера, что позволяет ответить на давно стоящие вопросы о нагреве короны и ускорении солнечного ветра, такие как температурные аномалии в солнечной атмосфере и изменчивость различных потоков солнечного ветра », — підкреслив один із співавторів дослідження, доктор Крістофер Чен, викладач фізики космічної плазми в Лондонському університеті королеви Мар.
Применение в астрономии
Поскольку изучение поведения нашей ближайшей звезды имеет решающее значение для землян (ввиду возможной опасности солнечного ветра для инфраструктуры), полученные результаты представляют большой интерес для астрономов.
Бесстолкновительное взаимодействие характерно также для других горячих разреженных плазменных сред во Вселенной. Подтверждение существования барьера спиральности делает Parker Solar Probe незаменимым инструментом для изучения турбулентной диссипации в условиях экстремальных температур.
«Это дает возможность глубже изучить основные принципы физики турбулентной диссипации, установить взаимосвязь между процессами, происходящими на микроуровне, и общими характеристиками гелиосферы, и повысить точность прогнозов космической погоды », — подытожил Чен.
В журнале было опубликовано исследование 8 июля 2025 года .