Таинственные волны магнетизма могут объяснить, почему солнечная атмосфера горячее, чем считали физики

Jun 16, 2023

Солнечная корона в 200 раз горячее, чем ее поверхность, что противоречит моделям звездных тел. Теперь у этой 80-летней загадки наконец-то есть решение.

Высокочастотные магнитные волны, проходящие через Солнце, могут объяснить, почему температура атмосферы нашей звезды в 200 раз выше, чем температура ее поверхности.

Температура верхних слоев атмосферы Солнца, называемых короной, может достигать более 2 миллионов градусов по Фаренгейту (1,1 миллиона градусов по Цельсию), в то время как на расстоянии 1000 миль (1600 километров) ближе к ядру фотосфера — видимая поверхность Солнца — кипит. при относительно низкой температуре 10 000 F (5 500 C).

Эта проблема с нагревом короны возникает из-за основного источника тепла Солнца, которым является ядерный синтез, происходящий в его ядре. Звездные модели предполагают, что в регионах, находящихся дальше от ядра, температура должна падать – а корона не может этого сделать, поскольку она горячее, чем нижележащая фотосфера. Это похоже на то, как если бы вы отошли от огня только для того, чтобы обнаружить, что воздух становится горячее.

Ученые давно подозревали, что магнитные явления могут играть роль в поддержании верхних слоев атмосферы Солнца высоких температур, бросающих вызов физике. Теперь наблюдения за небольшими и быстрыми колебаниями магнитных структур в короне с помощью космического корабля Solar Orbiter Европейского космического агентства (ЕКА) могут, наконец, точно определить, что именно нагревает корону.

Связанный:Число солнечных пятен достигло 20-летнего максимума, что указывает на то, что Солнце быстро приближается к своему взрывному пику.

«За последние 80 лет астрофизики пытались решить эту проблему, и теперь появляется все больше и больше доказательств того, что корона может нагреваться магнитными волнами», — сказал Том Ван Дорселер, плазменный астрофизик из Университета Левена в Бельгии, в своем докладе. заявление. Ван Дорселер — соавтор новой статьи с подробным описанием исследования, опубликованной 17 июля в Astrophysical Journal Letters.

Несмотря на то, что корона намного горячее фотосферы, она все равно размывается светом нижележащей фотосферы. Это означает, что для наблюдения с Земли необходимо дождаться лунного затмения, при котором диск Луны закрывает фотосферу, или использовать специальное оборудование, которое воспроизводит этот эффект.

Находясь на расстоянии около 26 миллионов миль (42 миллионов км) от Солнца, у Solar Orbiter таких проблем нет. Космический корабль ЕКА может использовать свой телескоп Extreme Ultraviolet Imager (EUI), которым управляет Королевская обсерватория Бельгии (ROB), для создания изображений солнечной короны с беспрецедентным разрешением.

Космический корабль, в настоящее время наблюдающий за обратной стороной Солнца с нашей точки зрения здесь, на Земле, а также сканер Full Sun Imager EUI и его сканер высокого разрешения зафиксировали небольшие магнитные волны, пересекающие плазму, кипящий горячий газ из заряженных частиц, из которого состоит наша звезда. 12 октября 2022 г.

– 10 признаков того, что Солнце готовится к своему взрывному пику – солнечному максимуму

– Солнечный максимум может ударить по нам сильнее и раньше, чем мы думали. Насколько опасен будет хаотичный пик Солнца?

– Первая миссия по «прикосновению» к солнцу обнаруживает загадочный источник солнечного ветра.

После того, как EUI обнаружил эти новые быстрые мелкомасштабные колебания, команда захотела узнать, вносят ли они больше энергии в нагрев короны, чем ранее обнаруженные более медленные низкочастотные колебания. Чтобы выяснить это, команда провела метаанализ нескольких предыдущих исследований Солнца.

На основе этого анализа ученые пришли к выводу, что высокочастотные колебания действительно обеспечивают значительно больше энергии для нагрева короны, чем их более медленные аналоги.

Чтобы подтвердить связь между нагревом короны и высокочастотными магнитными волнами, ученые продолжат наблюдения за внешней атмосферой Солнца с помощью Solar Orbiter и его инструментов.

«Поскольку ее результаты указывают на ключевую роль быстрых колебаний в нагреве короны, мы посвятим большую часть нашего внимания проблеме обнаружения высокочастотных магнитных волн с помощью EUI», — заявил в своем заявлении исследователь ROB и главный исследователь EUI Дэвид Бергманс.