Зонд Parker запечатлел рождение солнечного ветра

Солнечный ветер кишит заряженными частицами, которые вызывают полярные сияния, провоцируют сбои в работе искусственных спутников на орбите и вредят электрической инфраструктуре на Земле. Несмотря на большое значение потока частиц, наука долгое время знала о них недостаточно. Были разные мнения о том, как возникает солнечный ветер, как именно он исходит от Солнца и что ускоряет его по направлению к нашей планете.


Солнечный ветер вырывается в пространство с такой силой, что космическим аппаратам не удавалось что-то распознать сквозь хаос частиц и определить источник их выброса. Так было до сих пор. Но вот солнечный зонд Parker смог приблизиться к Солнцу настолько, чтобы сделать снимок местности, где зарождается солнечный ветер. Учёные НАСА ранее предсказывали, что выброс начинается близко к поверхности, а затем проникает через «дыры» в солнечной короне, то есть внешней атмосфере звезды, прежде чем частицы вылетают в космос. То, что зонд НАСА передал на Землю, наконец показало, что гипотеза была верна.

Исследователи из команды «Паркера» резюмировали в издании Nature, что быстрый солнечный ветер, который заполняет гелиосферу, исходит из глубоких областей открытого магнитного поля Солнца, из так называемых корональных дыр.

Напомним, что солнечная корона — это верхний, самый разреженный и горячий слой атмосферы. Корональные дыры — это особенно яркие области в короне и одновременно открытые участки в магнитном поле звезды. Через каждое «отверстие» проходят многочисленные линии магнитного поля, которые действуют по поверхности Солнца, причём некоторые направляются к нему, другие — прочь. Когда магнитные поля, идущие в противоположных направлениях, сталкиваются, то они разрушаются, а затем соединяются снова. Это явление известно как магнитное пересоединение, при этом идёт выброс плазмы, которая течёт вдоль силовых линий.

Вот тут-то и пригодилось открытие, сделанное благодаря зонду «Паркер». Ему удалось обнаружить потоки тех самых высокоэнергетических частиц в плазме, вытекающей из корональных дыр. Эти частицы также присутствуют в так называемом быстром солнечном ветре, который почти в два раза быстрее медленного и развивает скорость около 800 км в секунду. «Паркер» также смог отследить появление солнечного ветра с расстояния около 13 миллионов километров. На такой дистанции солнечный ветер ещё не совсем превратился в хаотичного «монстра», поэтому зонд мог наблюдать его гораздо более структурированное начало ближе к поверхности. Быстрые частицы солнечного ветра были очень энергичными, причём выяснилось, что они также ускоряют электромагнитные волны, они же волны Альвена, которые ещё больше «подстёгивают» поток.

Вопрос о том, что приводит в действие солнечный ветер, обсуждался десятилетиями. Долго длился спор о том, был ли поток магнитным пересоединением или волнами Альвена. Но способа разрешить этот спор не было до тех пор, пока усовершенствованные приборы Parker не смогли обнаружить, что происходит глубоко внутри Солнца.

Учёные, которые работают с данными «Паркера», смоделировали процесс пересоединения, наблюдаемый благодаря зонду. Повторное подключение непосредственно нагревает корональную плазму настолько, чтобы стимулировать объёмный поток. И в то же время они создаёт турбулентные всплески, которые управляют этим выбросом.

Ранее, когда «Паркер» искал источник солнечного ветра, он фокусировался на области ближе к обратной стороне Солнца. А она была слишком удалена, чтобы можно было увидеть происходящее в корональных дырах. Кроме того, зонд запустили в 2018 году во время солнечного минимума, то есть периода наименьшей активности светила. Солнечные максимумы наблюдаются каждые 11 лет, и следующего периода наибольшей активности следует ожидать в 2025 году. Впрочем, учёным миссии не пришлось ждать максимума, чтобы зафиксировать несколько корональных дыр и сделать важные выводы.

Понимание того, откуда берётся солнечный ветер, поможет предсказать, когда он направится в нашу сторону и как быстро достигнет нашей планеты. Умение планировать заранее позволить защитить спутники, электрические сети и другое чувствительное оборудование. Это особенно важно, поскольку мы приближаемся к солнечному максимуму, когда сверхбыстрые порывы солнечного ветра с наибольшей вероятностью обрушатся на Землю.

В ближайшем будущем Parker сможет подойти к Солнцу ещё ближе. Его приборы могут улавливать тепло на расстоянии до 6,4 млн км, что в два раза ближе, чем было при описанном здесь открытии. В общем, наблюдение продолжается.