Подобно струям воды, вырывающимся из трубы, солнечный ветер возникает из короны нашей звезды в виде взрыва заряженных частиц. Это непосредственно наблюдал солнечный зонд NASA Parker Solar Probe, который недавно прошел достаточно близко к Солнцу, чтобы показать тонкую структуру солнечного ветра вблизи места его генерации, на фотосфере.
Исследовательская группа под руководством Стюарта Д. Бейла, профессора физики Калифорнийского университета в Беркли, и Джеймса Дрейка из Университета Мэриленд-Колледж-Парк, в своем новом исследовании объясняет, что зонд обнаружил настоящие потоки высокоэнергетических частиц. Они соответствуют струям материала внутри корональных дыр, образующихся в результате специфического процесса, происходящего в солнечных батареях. Полученные результаты впервые подтверждают источник «быстрого» солнечного ветра.
Как и где зарождается солнечный ветер?
Корональные дыры — это области, где линии магнитного поля выходят из поверхности Солнца и распространяются в космос. В периоды солнечного затишья эти дыры обычно располагаются на полюсах, и генерируемый ими высокоскоростной солнечный ветер не достигает Земли. Однако во время солнечной активности, которая происходит каждые 11 лет, корональные дыры образуются на поверхности Солнца, посылая порывы солнечного ветра прямо на нашу планету.
Согласно результатам анализа, проведенного группой исследователей, корональные дыры ведут себя подобно вентиляционным отверстиям: отдельные струи выходят из ярких пятен, называемых супергрануляциями, где линии магнитного поля пронизывают поверхность Солнца и выходят из нее. Когда магнитные поля пересекаются в этих «воронках», которые могут простираться до 30 000 километров, поля распадаются и соединяются, вызывая выброс заряженных частиц из Солнца.
В этом процессе, называемом магнитным пересоединением, магнитное поле усиливается. На основании очень высокоэнергетических частиц, обнаруженных зондом, исследователи пришли к выводу, что «быстрый» солнечный ветер может возникнуть только в результате магнитного пересоединения.
Результаты зонда Parker Solar Probe
К тому времени, когда солнечный ветер достигает Земли, находящейся на расстоянии 93 миллионов километров от Солнца, он превращается в однородный турбулентный поток перемешивающихся магнитных полей. Они, спутанные с заряженными частицами, взаимодействуют с магнитным полем Земли и излучают электрическую энергию в верхние слои атмосферы. Это возбуждает атомы, создавая цветные полярные сияния на полюсах, но их последствия распространяются на всю атмосферу Земли.
Прогнозирование сильнейших ветров и их последствий вблизи Земли является одной из задач программы NASA «Жизнь со звездой», которая финансировала солнечный зонд Parker Solar Probe. Зонд предназначен именно для изучения солнечного ветра вблизи поверхности Солнца. И понять, как заряженные частицы ускоряются, чтобы избежать гравитации.
Данные миссии уже указывали на наличие струй материала, а не простой турбулентности. Эти струи также уже были приписаны ячейкам супергрануляции в фотосфере, но их ускорение может быть вызвано:
- Магнитным пересоединением, которое выталкивает частицы наружу.
- Волнами горячей плазмы, распространяющимися от Солнца.
Теперь зонд Parker Solar Probe, который непосредственно наблюдал струи солнечного ветра, позволил ученым подтвердить, что именно магнитное пересоединение ускоряет частицы. Зонд не сможет приблизиться к Солнцу ближе, чем на 8,8 солнечных лучей от поверхности (около 4 миллионов километров), не сгорев. Однако исследователи уверены, что смогут закрепить эти и другие выводы о солнечном ветре даже с такой высоты.