Поверхность Солнца, которую человечество привыкло видеть как яркий диск, на самом деле постоянно находится в движении. Там кипит плазма, меняются магнитные поля и возникают процессы, способные выбрасывать в космос огромные объемы энергии.
Теперь ученым удалось рассмотреть часть этой динамики с беспрецедентной детализацией.
Исследователи использовали телескоп Дэниела К. Иноуэ — крупнейший в мире наземный солнечный телескоп, расположенный на гавайском острове Мауи. Полученные изображения позволили увидеть небольшие вихревые структуры в плазме, которые раньше оставались практически недоступными для непосредственного наблюдения.
Что происходит на поверхности Солнца
Солнце представляет собой гигантский шар раскаленной плазмы. Его поверхность постоянно движется: горячее вещество поднимается, более холодное опускается, а магнитные поля взаимодействуют с потоками плазмы.
Именно эти процессы имеют огромное значение для так называемой космической погоды.
Когда в магнитном поле Солнца накапливается энергия, она может высвобождаться в виде мощных солнечных вспышек или корональных выбросов массы. В космос отправляются потоки заряженных частиц и магнитного поля.
Достигнув Земли, такие события способны вызвать геомагнитные бури. Они могут влиять на спутники, системы связи и навигацию, а в особо сильных случаях — создавать проблемы для энергетической инфраструктуры.
Поэтому изучение того, как именно на Солнце возникает и перемещается энергия, имеет не только фундаментальное, но и практическое значение.
Ученые увидели солнечные «водовороты»
Особое внимание исследователей привлекли вихревые структуры, возникающие в движущейся плазме.
Ученые связывают их с неустойчивостью Кельвина — Гельмгольца. Это физическое явление появляется, когда два слоя среды движутся с разными скоростями. На границе между ними возникают характерные волнообразные возмущения, которые могут постепенно превращаться в вихри.
Похожий механизм можно наблюдать и на Земле — например, в движении океанических волн и воздушных потоков.
Однако на Солнце масштаб и последствия этого процесса совершенно другие.
По мнению исследователей, такие вихри могут участвовать в перераспределении энергии в солнечной атмосфере. Когда энергия накапливается в верхних слоях, она может внезапно высвободиться, вызвав солнечную вспышку или корональный выброс массы.
Именно поэтому наблюдение этих процессов в мельчайших масштабах может стать важным элементом будущих моделей космической погоды.
Почему изображения телескопа Иноуэ так важны
Телескоп Иноуэ построили в одном из наиболее подходящих мест для наблюдений за Солнцем. Обсерватория расположена на вершине горы Халеакала на Гавайях, где относительно чистая и стабильная атмосфера позволяет получать изображения с высокой детализацией.
Но дело не только в размерах самого телескопа.
Современные инструменты позволяют ученым изучать солнечную поверхность практически в реальном времени и различать структуры, которые раньше можно было лишь предполагать на основании косвенных наблюдений.
Полученные данные и результаты исследования опубликованы в научном журнале Nature.
Для ученых это особенно важно: чем меньше масштаб процессов удается наблюдать непосредственно, тем точнее можно проверять существующие модели поведения солнечной плазмы.
От Солнца зависит гораздо больше, чем кажется
Солнечная активность давно перестала быть исключительно академическим вопросом.
Современная цивилизация все сильнее зависит от спутников, GPS-навигации, радиосвязи и сложных энергетических систем. Сильная солнечная буря потенциально способна нарушить работу некоторых из них.
Поэтому ученые стремятся научиться заранее определять, когда Солнце готовится к очередному выбросу энергии и насколько мощным он может оказаться.
Для этого необходимо понимать сам механизм накопления и переноса энергии.
Новые наблюдения телескопа Иноуэ дают возможность приблизиться к ответу. Увиденные вихри могут оказаться одним из элементов сложной цепочки процессов, которые начинаются на поверхности Солнца, а заканчиваются воздействием на пространство вокруг Земли.
При этом исследователи подчеркивают: значение открытия выходит далеко за рамки прогнозирования солнечных бурь.
Солнце — ближайшая к Земле звезда и фактически естественная физическая лаборатория, в которой можно наблюдать процессы, недоступные в земных условиях. Изучая его, ученые получают возможность лучше понимать фундаментальные законы природы.
Именно поэтому каждый новый уровень детализации солнечных наблюдений важен не только для космической отрасли, но и для всей современной физики.
Источник: BBC News Russian, материалы Национальной солнечной обсерватории США и исследование, опубликованное в Nature.
