Жар короны: Солнечные нанотехнологии

Корона — самая внешняя и самая большая по величине солнечной атмосферы. Именно она становится видной во время полных затмений, как лучистый ореол, окружающий закрытый Луной солнечный диск. В остальное время без специальной аппаратуры ее не разглядеть. Температура здесь просто адская: гораздо больше 1 млн градусов, по некоторым данным — до 6,3 млн, а то и выше. Отчего здесь гораздо жарче, чем в более глубоких слоях Солнца, ученые до сих пор не могут объяснить. Впрочем, недавние наблюдения, сделанные японским зондом Hinode, дают ключ и к этой тайне.

По словам автора исследования Джеймса Климчука (James Klimchuk), причиной тому — «нановспышки» (nanoflares), сравнительно мелкие и внезапные выбросы тепла и энергии, подобные куда более мощным (и редким) обычным вспышкам на Солнце. Плазма при этом выбрасывается потоками-нитями, которые, объединяясь, образуют корональные петли, замкнутые силовыми линиями магнитного поля изогнутые выбросы материи.

Объясняющая жар короны предыдущая гипотеза «стабильного нагревания» подразумевала, что корональные петли определенных размеров и температуры должны обладать и определенной плотностью. Однако наблюдения показали, что плотность петель куда выше, чем предполагает модель стабильного нагревания. Тогда и была предложена гипотеза нановспышек, способная объяснить эти факты — впрочем, до недавнего времени никаких достоверных свидетельств, подтверждающих эту версию, не существовало.

Наблюдения, проведенные зондом Hinode в рентгеновском и дальнем УФ-диапазонах, показали, что яркость излучения корональных петель зависела от плотности плазмы в них. В областях пониженной плотности и излучения регистрируется мало. По данным Hinode, в среднем температура короны составляет около 1 млн градусов, достигая в некоторых областях 5, а то и 10 млн.

Чтобы объяснить этот взлет температуры, Климчук с коллегами создали теоретическую модель и провели симуляцию на компьютере. Таким путем им удалось показать, что когда нановспышка неожиданно выбрасывает энергию, плазма в нитях низкой плотности и температуры быстро разогревается аж до 10 млн градусов. При этом плотность плазмы остается невысокой, из-за чего и излучение такой нити не слишком ярко.

Температура от верхней, более раскаленной, части петли передается ниже, к основанию, и оно тоже несколько разогревается. Однако здесь плотность плазмы намного выше, и она раскаляется «только» до 1 млн градусов. Так и образуется петля — сложное переплетение плазменных нитей разной плотности и температуры.

«Подобную невероятную жару может объяснить пока что лишь гипотеза нановспышек», — комментирует результат сам Джеймс Климчук. И гипотезу эту наблюдения Hinode подтверждают: именно нановспышки, видимо, ответственны за изменения в рентгеновском и УФ-излучении, которые происходят в активных областях Солнца.

Такие изменения влияют и на нашу повседневную жизнь. Достигая околоземного пространства, излучение вызывает разогрев верхних слоев атмосферы и ее расширение. В свою очередь, это влияет на высоту орбит спутников и всевозможного космического мусора. Даже ниже, у поверхности Земли излучение это сказывается на распространении радиосигналов. И «виноваты» во всем этом — нановспышки.

Читайте и о других исследованиях, проведенных с помощью зонда Hinode: «Кульбит», «Солнечный шедевр».

По сообщению NASA