Ученые выяснили, почему атмосфера Солнца намного горячее его поверхности

Фото из открытых источников

Загадка того, как солнечная корона, то есть ее внешняя атмосфера, достигает миллионов градусов, может иметь неожиданное объяснение: космическая пыль, движущаяся по магнитным волнам и несущая плазму на солнечном ветру. О новом открытии сообщается в журнале The Astrophysical Journal.

«На протяжении десятилетий исследователи в основном сосредоточивались на том, как электроны, ионы, магнитные поля и плазменные волны переносят и рассеивают энергию в солнечной атмосфере», — заявил ведущий исследователь Сайед Аяз из Университета Алабамы в Хантсвилле. «Наша работа добавляет к этой картине новый элемент: пылевые частицы».

Это открытие стало возможным благодаря космическому аппарату НАСА «Паркер Солнечная Зонд», который приблизился к Солнцу ближе, чем любой другой космический аппарат, обойдя корону на расстоянии 6,1 миллиона километров. Тем, кто когда-либо наблюдал полное солнечное затмение или даже видел его фотографию, знакома корона — призрачные светящиеся нити, окружающие затмеваемое Солнце. Эти нити образуются из плазмы, или ионизированного газа, при температурах, превышающих полмиллиона градусов Цельсия, по сравнению с видимой поверхностью Солнца, фотосферой, которая излучает при температуре около 5500 градусов по Цельсию. При таких температурах фотосфера затмевает корону только потому, что плазма в короне распределена очень редко. Именно поэтому мы можем увидеть корону только во время полного солнечного затмения, когда свет фотосферы блокируется.

На борту космического аппарата «Паркер» нет детектора космической пыли, и это потому, что до сих пор пыль не считалась серьезной составляющей солнечной атмосферы. Действительно, считалось, что при высоких температурах солнечной короны пыль не может долго существовать и, следовательно, не окажет никакого воздействия.

Однако на борту «Паркера» находится множество антенн и магнитометров, объединенных под общим названием эксперимент FIELDS, предназначенный для измерения электромагнитного поля и радиоизлучения в солнечной короне. Антенны постоянно фиксировали неожиданные скачки напряжения, которые, по словам Аяза и его команды, возникают из-за облаков заряженных частиц, образующихся при столкновении мельчайших пылевых частиц с «Паркером» на высокой скорости.

Эти пылевые частицы накопили электростатический заряд, который может взаимодействовать с электромагнитным полем, переносимым солнечным ветром при его отрыве от Солнца, что, в свою очередь, может влиять на волны плазмы, распространяющиеся в этом электромагнитном поле, называемые волнами Альфвена.

Существует два возможных, конкурирующих способа воздействия пыли на волны Альфвена, что, в свою очередь, может определять, как энергия передается в корону, нагревая ее. С одной стороны, масса пыли может обеспечивать дополнительную инерцию плазмы, движущейся по солнечному ветру, позволяя переносить энергию плазмы на большие расстояния. С другой стороны, электрический заряд на частицах пыли может усиливать взаимодействие между заряженными частицами в плазме, волнами Альфвена и солнечным электромагнитным полем.

«Если преобладает масса пыли, энергия альфвеновских волн может распространяться дальше в корону», — сказал Аяз. «Если преобладают эффекты заряда пыли, энергия может высвобождаться более локально в виде нагрева частиц».

Таким образом, баланс между этими двумя эффектами позволяет контролировать, где и когда энергия выделяется в короне, концентрируя ее в определенных областях и вызывая резкое повышение температуры в этих местах.

По словам Аяза, будущие солнечные миссии теперь должны будут начать учитывать пыль, используя специальные детекторы, предназначенные для измерения свойств пыли вблизи Солнца.

«Более важный вопрос очень интересен, — сказал Аяз. — Просто ли пыль проходит через околосолнечную среду, или же она помогает формировать преобразование электромагнитной энергии в тепло и движение солнечного ветра?»