Головна / Всесвіт / Вчені з’ясували, що нагріває атмосферу Сонця

Вчені з’ясували, що нагріває атмосферу Сонця

Вченим вперше вдалося спостерігати в хромосфері Сонця механізм виділення енергії, передбачений 75 років тому. Мова йде про нагрівання плазми альвеновськими хвилями. Про досягнення розповідає наукова стаття, опублікована в журналі Nature Physics командою на чолі з Ребеккою Хьюітт (Rebecca Hewitt) з Університету Квінс у Белфасті.

Рідне світило перебуває до Землі так близько і вивчається так давно, що, здавалося б, його пристрій давним-давно повинен бути «розкладеним по поличках». Але зірка по імені Сонце не настільки проста. Її пекучі промені приховують не менш пекучі загадки. Чому існує сонячний вітер? Як пояснити спостережувані властивості? Який механізм циклів сонячної активності? Цей список можна продовжувати і продовжувати.

Одна з найбільш хвилюючих таємниць світила – механізм нагріву корони. Цей шар сонячної атмосфери має температуру в мільйони градусів (для порівняння: поверхня Сонця розігріта «всього» до шести тисяч). При цьому температура різко зростає у надзвичайно вузькому перехідному шарі між короною і підстилаючої її хромосферою. Що ж там відбувається?

Одна з найпопулярніших гіпотез свідчить, що справа в хвилях, що розповсюджуються в плазмі, у тому числі альвеновських. Пояснимо, про що йде мова.

Ще в 1942 році шведський вчений Ханнес Альвен зробив висновок, що в плазмі повинні поширюватися хвилі особливого роду. Плазма – це газ із заряджених частинок. Де заряди, там струм, а де потік, там і магнітне поле. Альвеновська хвиля – це коливання, що розповсюджується по силовій лінії поля. Такі хвилі згодом були виявлені в лабораторії, у зв’язку з чим Альвен у 1970 році отримав Нобелівську премію з фізики.

Теоретикам з самого початку було ясно, що ці хвилі мають існувати і на Сонці. А переносима ними енергія і може служити «нагрівачем» для верхніх шарів сонячної атмосфери.

Проте одна справа припустити, і зовсім інше – побачити. З останнім у спостерігачів вийшла заминка довжиною в три чверті століття. Коливання магнітного поля – це ж навіть не струс поверхні, яке, незважаючи на величезні труднощі, все ж вдається спостерігати. І ось команда Хьюітт нарешті виявила жадане явище, щоправда, не в короні Сонця, а трохи нижче – в хромосфері.

Вчені використовували спостереження «сонячного» телескопа DST і орбітальної обсерваторії SDO. Предметом їх уваги стали процеси, що протікають в сонячній плямі. Нагадаємо, що ці утворення багаті потужними магнітними полями, параметри яких більше, ніж у фонового поля Сонця.

Завдяки лініям кальцію і заліза в спектрі випромінювання вдалося зафіксувати локальне підвищення температури на 5%. Це небагато, але саме такий результат і слідував з рівнянь теорії, вирішених на потужному суперкомп’ютері.

В загальних рисах відкритий вченими процес виглядає так. Альвеновська хвиля, піднімаючись з нижніх шарів Сонця, створює в хромосфері ударну хвилю начебто вибухову. Ця хвиля, стикаючись з навколишньою плазмою, передає їй свою енергію і тим самим нагріває її.

«Використовуючи суперкомп’ютери, ми змогли проаналізувати дані і вперше в історії продемонструвати, що альвеновські хвилі здатні різко збільшувати температури плазми», – говорить співавтор дослідження Семуель Ґрант (Samuel Grant), також з Університету Квінс у Белфасті.