Загадка того, почему внешняя атмосфера Солнца — корона — разогревается до миллионов градусов, в то время как видимая поверхность светила, фотосфера, имеет температуру всего около 5500 градусов Цельсия, десятилетиями оставалась одной из главных загадок астрофизики.
Найдено объяснение, почему атмосфера Солнца горячее, чем его поверхность
Астрономы Университета Алабамы показали, что причиной аномального нагрева внешней атмосферы Солнца до миллионов градусов могут быть электростатически заряженные пылинки, взаимодействующие с плазменными волнами.
На этой иллюстрации изображен зонд Parker Solar, находящийся прямо перед Солнцем. NASA/Johns Hopkins APL
Рекорды скорости в пламени короны. Аппарат Parker Solar Probe является не только самым близким к Солнцу рукотворным объектом, но и самым быстрым космическим кораблем в истории. Защищенный уникальным углепластиковым тепловым экраном толщиной 11,4 сантиметра, выдерживающим температуру почти до 1400 градусов Цельсия, зонд использует гравитацию Венеры для коррекции орбиты. В ходе своих максимальных сближений с Солнцем он развивает скорость более 600 тысяч километров в час. Именно эта невероятная скорость позволила обнаружить космическую пыль: при столкновении с аппаратом микрочастицы мгновенно испарялись, превращаясь в плазму и вызывая те самые электрические всплески, которые зафиксировали антенны FIELDS. Этот феномен превратил сам корпус зонда в импровизированный детектор пыли.
Вспышки фотосферы затмевают корону, и увидеть ее призрачные плазменные нити можно только во время полного солнечного затмения. Традиционно исследователи искали разгадку этого феномена в поведении электронов, ионов и магнитных полей.
Во время этого полного солнечного затмения корона Солнца видна в виде тонких белых струй.
Но данные, полученные с помощью космического аппарата Parker Solar Probe, который приблизился к Солнцу на рекордное расстояние в 6,1 миллиона километров, заставили ученых пересмотреть привычные модели.
Продолжение ниже
Видео
Продолжение
Оказалось, что в этих экстремальных процессах активно участвует неожиданный компонент — микроскопические зерна космической пыли. Ранее считалось, что пыль не способна долго выживать вблизи Солнца и не оказывает влияния на его атмосферу. Но приборы зафиксировали мощные всплески напряжения, вызванные столкновениями зонда с облаками заряженных частиц, которые образуются при высокоскоростных ударах крошечных пылинок. Работа опубликована в журнале The Astrophysical Journal.
Пылевой регулятор солнечной энергии
В атмосфере Солнца происходят такие явления, как этот выброс корональной массы.
Эти микроскопические частицы несут электростатический заряд и активно взаимодействуют с электромагнитным полем солнечного ветра. Такое взаимодействие напрямую влияет на альвеновские волны — особые плазменные колебания, переносящие энергию.
Существует два разных механизма воздействия пыли на эти волны, определяющих, как именно тепло сбрасывается в корону. Если ключевую роль играет масса пыли, она создает дополнительную инерцию для плазмы, позволяя энергии распространяться на большие расстояния. Если же преобладает влияние электрического заряда пылинок, то энергия высвобождается локально, вызывая резкий нагрев частиц плазмы.
Баланс между этими факторами определяет, где именно концентрируется тепло, вызывая колоссальный скачок температур. Как отмечает ведущий исследователь Сайед Аяз из Университета Алабамы в Хантсвилле: «Если доминирует масса пыли, энергия альвеновских волн может распространяться дальше в корону. Если же преобладают эффекты заряда пыли, энергия может выделяться более локально в виде нагрева частиц». Теперь будущим космическим миссиям придется учитывать этот фактор и зонды нужно оснащать специальными детекторами для изучения свойств пыли у Солнца.
Загружаем