Солнечный зонд НАСА «Паркер» обнаружил признаки солнечного ветра

Поддерживается

Солнечный зонд Паркер дает исследователям НАСА информацию о том, как Солнце ускоряет частицы до скорости в миллион миль в час.

Кеннет Чанг

Высокоскоростные частицы выбрасываются из Солнца, как вода из душа, сообщили ученые в среду.

Данные космического зонда «Паркер», космического корабля НАСА, запущенного в 2018 году и сейчас налетающего для сбора данных о внешней атмосфере Солнца, или короне, дают подсказку о том, как Солнце генерирует солнечный ветер — скоростью в миллион миль в секунду. часовой поток электронов, протонов и других заряженных частиц, устремляющийся наружу, в Солнечную систему.

Исследования солнечного ветра связаны с загадкой, которая долгое время озадачивала ученых: почему корона, температура которой достигает миллионов градусов, намного горячее, чем поверхность Солнца, температура которой составляет 10 000 градусов по Фаренгейту?

Зонд Паркера назван в честь Юджина Н. Паркера, астрофизика из Чикагского университета, который впервые предсказал существование солнечного ветра в 1958 году.

Солнце имеет атмосферу из разреженных газов, которая тянется вниз под действием силы тяжести, в то время как давление, создаваемое термоядерными реакциями внутри Солнца, поднимает вверх.

В целом силы уравновешиваются так, что солнце не коллапсирует и не разлетается на части. Но силы не полностью компенсируются повсюду, и расчеты доктора Паркера показывают, что Солнце может действовать как дырявый воздушный шар.

«Если вы создадите достаточное давление в системе», — сказал Стюарт Бэйл, физик из Калифорнийского университета в Беркли, — «атмосфера сможет выйти наружу. И по мере того, как она выходит, она заряжается».

В статье, опубликованной в среду в журнале Nature, доктор Бэйл, возглавляющий прибор на солнечном зонде Паркер, измеряющий электрические и магнитные поля солнечного ветра, и его коллеги сообщили, что потоки солнечного ветра соответствуют моделям горячих газов. восходящие и более холодные газы, падающие на Солнце. Это явление конвекции, по сути то же самое, что происходит во время грозы, вызывает восходящие и нисходящие потоки водорода внутри Солнца, а структура потоков — как грозы, упакованные рядом друг с другом — известна как супергрануляция.

Конвекция заряженных частиц создает смещающиеся магнитные поля, которые растягиваются до тех пор, пока не разрываются и не соединяются снова, высвобождая энергию, которая способствует нагреву короны. Это пересоединение, по-видимому, ускоряет частицы солнечного ветра.

Более ранние наблюдения за Солнцем уже показали, что солнечный ветер выходит из так называемых корональных дыр — областей, где магнитное поле распространяется далеко в космос, а не огибает Солнце и не возвращается обратно в другую точку Солнца.

Представьте себе простой стержневой магнит, который генерирует магнитное поле, по форме похожее на то, которое окружает Землю. На полюсах магнитные поля движутся прямо вверх и вниз; это корональные дыры.

В периоды затишья Солнца — солнечная активность меняется в течение 11-летнего цикла, от сравнительно спокойного до гиперактивного — магнитное поле Солнца имеет такую конфигурацию стержневого магнита. Когда космический корабль «Паркер» стартовал, солнце было около минимума.

Но по мере того, как Солнце приближается к максимуму своего цикла, когда магнитное поле пытается изменить направление, структура поля становится более сложной, и появляется больше корональных дыр.

Приборы космического корабля «Паркер» обнаружили, что солнечный ветер неравномерен над корональными дырами. Вместо этого частицы появлялись в виде «микропотоков», словно струи из насадки душа.

Датчики космического зонда «начали видеть, что солнечный ветер имеет огромную структуру», — сказал Джеймс Дрейк, профессор физики в Университете Мэриленда и еще один автор статьи в журнале Nature.

Периодический характер микропотоков соответствует характеру супергрануляции, что позволяет предположить, что магнитное пересоединение вблизи поверхности Солнца играет ключевую роль в ускорении частиц.

«Я смог выяснить все характеристики повторного соединения», — сказал доктор Дрейк. «Я мог определить, сколько тепла происходит. И как только мы выяснили, сколько тепла, я обнаружил, что этого достаточно, чтобы обеспечить энергию ветра».