Астрофизики составили первую карту внешней границы Солнца
Ученые составили первые непрерывные двумерные карты внешнего края атмосферы Солнца — подвижной, турбулентной границы, где солнечный ветер вырывается из влияния магнитного поля светила.
Сопоставив эти карты с детальными замерами, специалисты Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CfA) обнаружили, что с ростом солнечной активности эта граница расширяется, становится более неоднородной и «шероховатой». Полученные результаты помогут в улучшении моделей для прогнозирования влияния Солнца на Землю и изучении сложности атмосфер у других звезд.
«Данные зонда "Паркер" из глубин под поверхностью Альвена помогут найти ответы на важные вопросы о солнечной короне, например, почему она такая горячая. Но сначала нужно точно определить, где проходит эта граница», — говорит астрофизик Сэм Бэдмен из CfA, ведущий автор исследования.
Карты составлены по данным зонда НАСА Parker Solar Probe, собранных им в ходе глубоких погружений в атмосферу Солнца. Результаты исследования опубликованы в журнале The Astrophysical Journal Letters.
Поверхность Альвена
Граница в атмосфере Солнца, где скорость направленного наружу солнечного ветра превышает скорость распространения магнитных волн — поверхность Альвена — служит «точкой невозврата» для вещества, покидающего Солнце и улетающего в межпланетное пространство. Преодолев эту черту, материя уже не может вернуться обратно. Условная по сути, эта граница представляет собой фактический «край» солнечной атмосферы — и может быть уникальной лабораторией для изучения нашего светила и его влияния на Землю и остальную Солнечную систему.
Используя инструмент SWEAP (Solar Wind Electrons Alphas and Protons — прибор для анализа электронов, альфа-частиц и протонов солнечного ветра), зонда «Паркер», разработанный CfA совместно с Калифорнийским университетом в Беркли, ученые собрали данные из глубин субальвеновской области Солнца.
«О солнечной короне по-прежнему остается множество захватывающих физических вопросов, на которые у нас нет полных ответов. Эта работа неоспоримо доказывает, что Parker Solar Probe с каждым витком погружается все глубже в регион, где рождается солнечный ветер. Теперь нас ждет увлекательный период, когда он станет непосредственным свидетелем того, как эти процессы меняются по мере перехода Солнца в следующую фазу своего цикла активности», — отмечает астроном Майкл Стивенс из CfAЮ, руководитель проекта SWEAP.
Картографирование и подтверждение
«Раньше мы могли лишь оценивать положение границы Солнца издалека, не имея возможности проверить, правы ли мы, — добавляет Бэдмен. — Теперь у нас есть точная карта, которой мы можем пользоваться для навигации при его изучении. И что особенно важно, мы также можем наблюдать, как она меняется, и сопоставлять эти изменения с данными, полученными вблизи. Это дает нам гораздо более четкое представление о том, что на самом деле происходит вокруг Солнца».
Ученые и ранее знали, что эта граница динамически меняется вместе с солнечными циклами: удаляясь от Солнца, она становится крупнее, более структурированной и сложной во время солнечного максимума, и наоборот — в период минимума. Но прямых подтверждений, что эти изменения выглядят именно так, до сих пор не было.
«Мы видим, что по мере прохождения Солнцем циклов активности форма и высота поверхности Альвена вокруг него увеличиваются, а сама поверхность становится более неровной. Это, собственно, то, что мы и предсказывали ранее, но теперь можем подтвердить напрямую», — объясняет Бэдмен.
Что дальше
Новые карты и соответствующие данные могут помочь ученым ответить на ключевые вопросы о физических процессах в глубине солнечной атмосферы. Эти знания, в свою очередь, позволят создать более совершенные модели солнечного ветра и космической погоды, повысив точность прогнозов солнечной активности и ее влияния на Землю и все, что на ней.
Это также поможет найти ответы на давние вопросы о жизни звезд в нашей Галактике и Вселенной — от их рождения до особенностей развития в ходе жизненного цикла, включая влияние на обитаемость обращающихся вокруг них планет.
Во время следующего солнечного минимума команда вновь планирует погрузиться в изучение солнечной короны, чтобы исследовать, как она меняется в течение всего солнечного цикла.
