Будущей весной состоится уникальный эксперимент, задача которого — заглянуть в «переходную» область атмосферы нашей звезды, откуда берет начало «солнечная погода». Наблюдение будет проходить на скорости 8000 км/ч и продлится 8 минут.

Невысоко над поверхностью Солнца находится «переходная область», где движение потоков раскаленного газа направляют магнитные поля. Снимок зонда TRACE
Зеемановское расщепление спектральной линии газообразного железа, проявившееся под воздействием мощного магнитного поля солнечного пятна
Ракетный зонд Black Brant выведет SUMI за пределы земной атмосферы

В апреле 2009 г. всего на 8 минут астрономы заглянут в «секретную» часть Солнца. Ученые называют эту область «переходной» — здесь, примерно в 5 тыс. км над поверхностью звезды контроль над движениями раскаленных газов почти полностью переходит от гравитационных сил к магнитному полю. Здесь происходят взрывы солнечных вспышек, отсюда корональные выбросы вещества отправляются в долгий путь в космос, здесь происходит ускорение частиц солнечного ветра до многих миллионов километров в час. Коротко говоря, это — область, которая задает солнечную «погоду», и ученые намерены раскрыть ее многочисленные тайны.

«В начале будущего года мы запустим экспериментальный телескоп, способный замерять направления силовых линий магнитного поля в этой переходной области, — говорит Джонатан Кёртан (Jonathan Cirtain), занятый в этом проекте. — В предыдущих исследованиях изучались магнитные поля выше и ниже этого региона, и мы надеемся стать первыми, кому это удастся».

Новый телескоп, получивший название SUMI (Solar Ultraviolet Magnetograph Investigation), должен заступить на службу в апреле 2009 г. В основе его работы — эффект зеемановского расщепления, открытого голландским физиком Питером Зееманом (Pieter Zeeman) еще в конце XIX в. Суть этого явления состоит примерно в следующем. Возьмем стеклянную трубку, заполненную раскаленным газом, и поместим ее в сильное магнитное поле. Спектр излучения, которое испускает этот газ, расщепится на 2 отдельных линии, причем тем более разные, чем сильнее приложенное магнитное поле. Магнитное поле Солнца — штука не из слабых, и здесь также наблюдается зеемановский эффект. Взгляните, к примеру, на иллюстрацию слева.

Таким образом, измеряя степень расщепления, можно рассчитать силу магнитного поля в данной области. А по направлению поляризации расщепленного излучения можно узнать и направление векторов силовых линий поля. Сила и направление — это все, что нужно знать о магнитном поле.

Подобный подход уже тысячи раз с успехом использовался при изучении солнечных пятен, но к переходной области над ними пока не применялся. «Это просто неудачное стечение обстоятельств, — говорит Кёртан. — Газ в переходной области не создает достаточного числа ярко выраженных спектральных линий в видимом диапазоне». Зато их достаточно в ультрафиолете — но с Земли, защищенной озоновым слоем, вести подобные наблюдения нереально. Придется подняться выше.

Спутник SUMI поднимется над земной атмосферой на борту ракеты Black Brant, способной выводить грузы на суборбитальную высоту — до 300 км. Здесь телескоп окажется выше 99,99% массы атмосферы, и тогда, в начале второй минуты полета, защитные шторки раскроются и SUMI взглянет на Солнце. У него будет лишь 8 минут.

Датчики SUMI будут наблюдать пару спектральных линий. Первая из них — на 155 нм, от ионов углерода, а вторая — 280 нм, связанная с ионами магния. «Сами по себе эти ионы не представляют особого интереса, — добавляет Кёртан, — но они создают самые отчетливо заметные спектральные линии при условиях температуры и давления, которые типичны для переходной области над поверхностью Солнца».

Ученый готовится к старту с надеждой и ужасом: по его мнению, работать с этим точным инструментом, мчащимся на высоте 300 км со скоростью 8 тыс. км/ч, будет «восемью минутами террора», и закончатся они только тогда, когда шторки SUMI снова захлопнутся, и аппарат начнет возвращение на Землю. Для этого на зонде будут установлены парашюты.

Стоит сказать, что Джонатан Кёртан не ждет от этих 8 минут немедленных научных прорывов. По его мнению, предстоящий запуск позволит, прежде всего, проверить концепцию исследования в деле. Если все пройдет успешно, подобных экспериментов будет проведено несколько, а в будущем возможна и отправка такого инструмента на постоянное дежурство на орбиту.

Кстати, мы уже не раз писали о наблюдении контролируемых магнитным полем Солнца процессов. Достаточно вспомнить колоссальный кувырок, который удалось заснять нацеленным на Солнце зондам и в который были вовлечены миллиарды тонн раскаленного вещества («Кульбит»).

По сообщению NASA