Космічний апарат ESA Solar Orbiter надав важливі дані для відповіді на питання, над яким вчені думали протягом десятиліть, – звідки береться енергія для нагрівання і прискорення сонячного вітру. Працюючи разом із космічним апаратом NASA Parker Solar Probe, Solar Orbiter виявив, що енергія, необхідна для живлення цього потоку, надходить від великих коливань магнітного поля Сонця.
Сонячний вітер – це постійний потік заряджених частинок, який виривається з сонячної атмосфери та летить у космос. Зіткнення сонячного вітру з атмосферою нашої планети викликає барвисте полярне сяйво.
“Швидкий” сонячний вітер рухається зі швидкістю понад 500 км/с. Але виходить він з сонячної корони з меншою швидкістю, отже, щось його потім прискорює. Що ж забезпечує необхідну енергію для прискорення і нагрівання частинок сонячного вітру? Нове дослідження надає переконливі докази, що за це відповідають великі коливання в магнітному полі Сонця, відомі як альвенівські хвилі. “Раніше альвенівські хвилі припускали як потенційне джерело енергії, але у нас не було остаточних доказів”, – говорять дослідники.
Коли газ нагрівається до надзвичайних температур, як, наприклад, в атмосфері Сонця, він переходить в наелектризований стан (плазму) та реагує на магнітні поля. Це дозволяє альвенівським хвилям формуватися в магнітному полі. Ці хвилі накопичують енергію і можуть ефективно переносити її через плазму.
Solar Orbiter і Parker Solar Probe містять необхідні інструменти для вимірювання властивостей плазми, в тому числі її магнітного поля. Хоча обидва космічні апарати працюють на різних відстанях від Сонця і на різних орбітах, у лютому 2022 року вони випадково вирівнялися вздовж одного потоку сонячного вітру.
Parker Solar Probe, що працює на відстані близько 9 млн км від Сонця, на самому зовнішньому краю сонячної корони, перетнув потік першим. Solar Orbiter, що працює на відстані 89 млн км, перетнув потік на день чи два пізніше. “Ця робота стала можливою завдяки розташуванню двох космічних апаратів, які взяли зразки одного і того ж потоку сонячного вітру на різних етапах його руху від Сонця”, – кажуть вчені.
Скориставшись цією можливістю, команда порівняла вимірювання одного і того ж потоку плазми у двох різних точках як з магнітною енергією, так і без неї. Близько до Сонця, де потік вимірював Parker Solar Probe, близько 10% всієї енергії було виявлено в магнітному полі. Solar Orbiter відзначив, що цей показник знизився до 1%, але плазма прискорилася та охолоджувалася повільніше, ніж очікувалося. Порівнявши цифри, команда дійшла висновку, що втрачена магнітна енергія сприяла прискоренню і сповільнювала охолодження плазми.
Дані також показують, наскільки важливими для прискорення вітру є магнітні конфігурації, відомі як перемикання. Перемикання – це великі викривлення в лініях магнітного поля Сонця. Нова робота підтверджує, що ці ділянки перемикань містять достатньо енергії, щоб відповідати за відсутню частину прискорення і нагрівання швидкого сонячного вітру.
“Наше Сонце – єдина зірка у Всесвіті, де ми можемо безпосередньо виміряти його вітер. Тож те, що ми дізналися про наше Сонце, потенційно може бути застосовано принаймні до інших зірок сонячного типу, а можливо, й до інших типів зірок, які створюють вітер”, – говорять члени команди. Наразі вони працюють над розширенням свого аналізу на повільніші форми сонячного вітру, щоб побачити, чи відіграє енергія магнітного поля Сонця роль у їхньому прискоренні та нагріванні.
Якщо вам цікаві статті та новини про авіацію та космічну техніку — запрошуємо вас на наш новий проєкт AERONAUT.media.
Читайте також: