Астрофізики запропонували рішення “проблеми нагріву сонячної корони” — різкого підвищення температури, яке відбувається при віддалені від поверхні зірки. Для цього вчені об’єднали дві існуючі раніше теорії, що пояснювали цей ефект турбулентними потоками та магнітними хвилями.
Як правило, чим далі ми віддаляємося від джерела тепла, тим холодніше стає. Однак для Сонця ця закономірність не працює. Температура на поверхні зірки досягає шести тисяч градусів Цельсія, а при віддалені від неї всього на кілька сотень кілометрів відбувається різке підвищення температури. Корона Сонця може нагріватися вже до півтора мільйона градусів Цельсія, створюючи потік іонізованих частинок – сонячний вітер, що досягає і нашої планети.
Вчені з Університету Отаго (Нова Зеландія) знайшли можливу причину цього незвичайного ефекту. Результати їх дослідження опубліковані в журналі Nature Astronomy.
Раніше астрофізики вважали, що цей раптовий стрибок температури пов’язаний з магнітними полями зірки, проте не ясно було, як саме вони нагрівають газ. Питання було відоме як “проблема нагрівання сонячної корони”. Існувало кілька гіпотез, що описують, як саме енергія магнітного поля перетворюється в тепло. Одна з найпопулярніших свідчила, що нагрівання викликане турбулентними потоками всередині атмосфери зірки, які переносять енергію в корону. Прихильники другої називали причиною особливі іонно-циклотронні магнітні хвилі.
- Вчені: Метеорити частіше падають ближче до екватора Землі
- НАСА показало місце на Місяці, куди висадять астронавтів місії «Артеміда»
Але жодна з цих гіпотез не узгоджується повністю з результатами спостережень. Низькочастотну турбулентність, яка може виносити енергію з зірки в її атмосферу, спостерігали космічні апарати. Однак вона не може пояснити, чому в короні Сонця іони нагріваються сильніше, ніж електрони. Такий ефект могли б викликати високочастотні іонно-циклотронні хвилі, але їх недостатньо, щоб нагріти газ до таких високих температур, до того ж не зовсім зрозуміле їх джерело.
Щоб знайти відповідь, вчені за допомогою суперкомп’ютера провели шестимірне моделювання коронального газу. Виявилося, обидві гіпотези можна об’єднати в одну. Два процеси зв’язують нещодавно виявлений фізичний ефект “спірального бар’єру”. Він обмежує нагрівання електронів, не даючи турбулентному каскаду енергії спуститися з рівня іонів. При цьому зупинену енергію турбулентного потоку спіральний бар’єр перетворює в іонно-циклотронні хвилі.
Коли вчені змоделювали турбулентність, здатну породити достатні для нагрівання корони іонно-циклотронні хвилі, вони виявили на поверхні зірки вихори, що нагадують ті, які насправді спостерігав космічний апарат Nasa Parker Solar Prob, який недавно увійшов в корону Сонця.
Розуміння процесів, що відбуваються в атмосфері Сонця, необхідно через величезний вплив сонячного вітру на нашу планету. Результатом взаємодії сонячного вітру з магнітним полем Землі виникає безліч подій – від північного сяйва до радіації, яка може руйнувати супутники, і геомагнітних бур, що ушкоджують енергосистеми.