Одна из наибольших загадок в исследовании Солнца: почему внешняя атмосфера центральной планеты намного жарче её поверхности? Теперь учёные нашли возможное объяснение. Гигантские плазменные торнадо могут наполнять оболочку энергией.
Температура поверхности Солнца свыше пяти с половиной тысяч градусов Цельсия, но по сравнению с внешним слоем атмосферы звезды это даже кажется приятной прохладой, так как в солнечной короне температура возрастает за миллион градусов. Почему внешний слой не холодней солнечной поверхности, физики гадают уже давно. По крайней мере, часть этого вопроса была решена международной группой исследователей. В научном журнале Nature Свен Ведемайер-Бём из университета Осло и его коллеги сообщили, что с солнечной поверхности в направлении короны постоянно вихрятся тысячи торнадо из горячей плазмы. Так во внешний слой может попадать необходимая для разогрева короны энергия.
Каковы условия в короне, представить трудно. Двое учёных во время солнечного затмения в 1869 году смогли зафиксировать в атмосферном слое непривычный сигнал, они не знали, какой химический элемент был его источником, он был просто неизвестен. Только спустя 70 лет другие разрешили эту загадку, пишет Стивен Брэдшоу из университета Уильяма Марша Райса (Хьюстон, Техас) в сопроводительной статье в журнале Nature. В пламени короны летают экстремально заряженные ионы железа, из которых выбиты не два или три электрона, а 13! Учёным сначала нужно было догадаться о том, что это возможно, для таких химических экзотов необходимы экстремальные условия, как например солнечная корона температурой в миллион градусов.
Астрономам было уже давно ясно: каким-то образом энергетические потоки должны постоянно устремляться от солнца к короне. Как это происходит, оставалось продолжительное время нерешённым вопросом. Волны плазмы могут участвовать в этом процессе, сообщили исследователи в прошлом году.
С помощью фотосъёмок высокого разрешения Солнца, сделанными космическим телескопом НАСА Solar Dynamics Obsveratory и шведского солнечного телескопа на Ла Пальме, учёные открыли феномен, который может способствовать процессу магнитных торнадо.
Они выглядят как смерчи на Земле, но состоят не из воздуха, а из плазмы. Также их образование значительно отличается от их земных родственников. Поверхность Солнца, фотосфера, постоянно бурлит, горячая материя поднимается, охлаждается и снова опускается вниз. Во время опускания может образоваться вращательное движение, подобно вытекающей из ванны воде, собирающейся в воронку у выхода, объясняет Оскар Штайнер из Института солнечной физики Кипенхойера во Фрайбурге, один из участников исследования. Это движение оказывает влияние на линии магнитных полей на поверхности Солнца. И с завихрением полевых линий образуются торнадо.
Хотя большая часть плазмы остается в фотосфере, как объясняет Штайнер, эти вихри распространяются далеко за её пределы. Они протягиваются через так называемую хромосферу внутрь короны, которая начинается на расстоянии 2000 км от поверхности Солнца.
На основании данных, собранных на сегодняшний день, учёные предполагают, что между поверхностью Солнца и короной постоянно бушуют около 11 000 таких вихрей. Их диаметр составляет в среднем около 1 500 км. Для земных масштабов они огромны, на Солнце же, напротив, умеренны, этим объясняется, кроме прочего, почему этот феномен был открыт только сейчас.
Ещё одна причина: вихри скорей видны в хромосфере, объясняет автор исследования Свен Ведемайер-Бём. Этот уровень относительно труден для наблюдений.
«Магнитные торнадо возникают на Солнце повсеместно», — говорит Штайнер. Так как исследователи искали объяснения постоянной доставки энергии в сторону короны, вихри обеспечивают необходимые условия.
Загадка раскалённой оболочки этим решена не полностью. Неясным остаётся, как транспортируемая торнадо энергия обеспечивает нагревание короны. «Это может происходить с помощью процессов, происходящих в значительно меньших масштабах, — говорит Штайнер, — и поэтому полностью ускользающих от прежних методов наблюдения. Это остается пока делом теоретиков».
