Запущенный пять лет назад Parker предназначен для многократных сближений с Солнцем, путешествуя с колоссальной скоростью более 515 тыс. км/час. Защищённый толстым теплозащитным экраном, космический аппарат проводит измерения солнечной среды с помощью множества приборов. Выдерживая высокую температуру и радиацию, он собирает новую информацию о функционировании нашей звезды. Предыдущие исследования уже показали, что интенсивные солнечные бури могут однажды вызвать отключения электроэнергии по всему земному шару и создать помехи электроники.
Новое исследование поможет прогнозировать солнечных бури, которые не только генерируют красивые полярные сияния на Земле, но также могут нанести ущерб спутникам и электросети.
Джеймс Дрейк из Университета Мэриленда в Колледж-Парке, один из руководителей исследования, рассказал, что солнечный ветер переносит много информации от светила на Землю, поэтому понимание механизма солнечного ветра важно по практическим соображениям. Важно понять, как Солнце испускает энергию и вызывает геомагнитные бури, которые представляют угрозу для сетей связи.
Дело в том, что учёные прогнозируют солнечный натиск, который в следующем десятилетии может спровоцировать то, что уже прозвали интернет-апокалипсисом. При самом мрачном сценарии усилившееся излучение даже может вывести из строя спутники и линии электропередачи, оставив людей без привычных удобств на месяцы или даже годы.
Зонд Parker обнаружил солнечный ветер с беспрецедентным охватом. Обычно полная информация рассеивается, когда ветер уже покинет солнечную корону в виде ливня фотонов и электронов. Команда исследователей сравнила свои новые наблюдения с тем, как будто «смотришь на струи из душа, когда они бьют тебе в лицо».
Наблюдаемые явления — это так называемые потоки супергрануляции внутри корональных дыр, откуда возникают магнитные поля. Супергрануляцией называют структуру теплообмена масштабом в десятки тысяч километров на поверхности Солнца. Такие участки на Солнце могут быть источником быстрого солнечного ветра. В периоды затишья на Солнце эти дыры обычно возникают на полюсах, так что солнечный ветер на Землю не «дует». Однако каждые 11 лет, когда магнитное поле светила меняется, дыры в короне появляются по всей поверхности, испуская вспышки солнечного ветра, направленные прямо на нашу планету.
На второй иллюстрации — карта всей поверхности Солнца, или короны, полученная в экстремальных ультрафиолетовых диапазонах с помощью спутника NASA Solar Dynamics Observatory («Обсерватория солнечной динамики», SDO). Две тёмные области ниже середины изображения — это корональные дыры, увиденные солнечным зондом Parker. Внутри этих корональных дыр потоки в солнечной атмосфере создают интенсивные сложные магнитные поля. Те образуют давление и энергию, преодолевающие солнечную гравитацию и посылающие высокоэнергетические частицы наружу — тот самый быстрый солнечный ветер. Воронки интенсивного магнитного поля, где на самом деле возникает быстрый солнечный ветер — большие конвекционные ячейки, как раз называемые супергрануляциями, — внутри корональных дыр не видны. Воронки эти настолько большие, что могут достигать 30 тыс. км в поперечнике. Когда противоположно направленные поля проходят через них, воронки часто разрываются и собираются заново, выбрасывая заряженные частицы прочь от Солнца.
Фотосфера покрыта конвекционными ячейками, подобно кипящему котлу, и более масштабный конвекционный поток и называется супергрануляцией
— Стюарт Бейл, профессор физики Калифорнийского университета в Беркли, руководитель исследования.
Фотосфера — это нижний слой звёздной атмосферы, в котором формируется непрерывный свет видимого спектра. Там, где эти клетки супергрануляции встречаются и направляются вниз, они затягивают магнитное поле на своём пути в нисходящую воронку, добавил профессор. Магнитное поле там становится очень интенсивным, потому что его просто заклинило. Это своего рода сгусток магнитного поля, уходящий в подобие водосброса. И пространственное разделение этих маленьких стоков, этих воронок, — это то, что физики видят сейчас с помощью солнечного зонда.
Сканеры Parker обнаружили чрезвычайно высокоэнергетические частицы, движущиеся в 100 раз быстрее солнечного ветра. Исследователи пришли к выводу, что этот ветер мог возникнуть только в результате процесса, известного как магнитное пересоединение — это явление, когда силовые линии магнитного поля из разных источников сходятся вместе и быстро перестраиваются.
Основной целью НАСА было определить происхождение частиц высокой энергии, составляющих солнечный ветер, — являются ли они продуктом магнитного пересоединения или ускорения плазмы, либо альвеновских волн, которые движутся вдоль силовых линий магнитного поля.
Главный вывод заключается в том, что именно магнитное пересоединение внутри воронкообразных структур обеспечивает источник энергии быстрого солнечного ветра, продолжил Бейл. Ветер не просто исходит отовсюду из корональной дыры — он живёт внутри этих дыр и передаётся в ячейки супергрануляции. Солнечный ветер исходит от этих маленьких сгустков магнитной энергии, которые связаны с конвекционными потоками. Физики решили, что их выводы — убедительное доказательство того, что это происходит благодаря пересоединению.
Воронкообразные структуры, вероятно, соответствуют ярким струям, видимым с Земли внутри корональных дыр, которые ранее наблюдал проект Parker. Поскольку зонд продолжает углубляться в корону, ожидается, что к 2025 году он достигнет фотосферы на расстоянии четырёх миллионов миль, предоставляя бесценные данные.
Выводы, сделанные благодаря Parker, наряду с данными других солнечных обсерваторий имеют прямое отношение к жизни на Земле. Научные усилия по прогнозированию солнечных бурь продолжаются в ожидании дальнейших сведений от солнечного зонда.
