Мільйони крихітних торнадо на Сонці можуть пояснити загадку, яка десятиліттями бентежила науковців

На поверхні Сонця можуть виникати мільйони крихітних плазмових вихорів, які допомагають пояснити одну з найбільших загадок астрофізики — чому зовнішня атмосфера зірки набагато гарячіша за її видиму поверхню. Вчені припускають, що ці своєрідні «сонячні торнадо» переносять енергію до сонячної корони, де температура сягає мільйонів градусів.

Про це пише видання The Daily Galaxy.

Протягом десятиліть фізики-сонця намагалися пояснити одну з найперспективніших загадок Сонця: чому його зовнішня атмосфера значно гарячіша за поверхню під нею. Видима поверхня Сонця, відома як фотосфера, має середню температуру близько 5500 градусів Цельсія.

Однак корона, яка простягається на мільйони кілометрів у космос, регулярно досягає температури, що перевищує один мільйон градусів Цельсія.

Нове дослідження науковиці Катариіни Нікірі з Університету аеронавтики Ембрі-Ріддл (США), результати якого опублікували в журналі The Astrophysical Journal Letters, пропонує можливе пояснення цього явища.

Науковиця припускає, що важливу роль у нагріванні корони відіграють численні невеликі плазмові вихори, які виникають на Сонці.

Їх вдалося детальніше розглянути завдяки спостереженням за допомогою сонячного телескопа Daniel K. Inouye, розташованого на Гаваях. Його висока роздільна здатність дозволила виявити структури, які раніше залишалися непомітними.

Як працюють сонячні «торнадо»

Виявлені структури пов’язані з так званою нестійкістю Кельвіна — Гельмгольца. Це фізичне явище виникає, коли сусідні потоки рідини або плазми рухаються з різною швидкістю. На Землі подібний механізм може створювати хвилеподібні хмари та характерні візерунки в океанічних течіях.

На Сонці швидкий потік плазми взаємодіє з повільнішим намагніченим середовищем. У результаті виникають обертові вихори, які накопичують значну кількість механічної енергії.

За розрахунками дослідниці, енергія одного такого вихору може становити приблизно 200 трильйонів джоулів. При цьому мільйони подібних структур можуть одночасно виникати та зникати протягом кількох хвилин.

Магнітні поля можуть перетворювати енергію на тепло

Запропоноване пояснення ґрунтується на процесі магнітного перез’єднання. Це явище, під час якого лінії магнітного поля швидко змінюють свою конфігурацію та вивільняють накопичену енергію.

Коли плазмові вихори обертаються, вони деформують і стискають навколишні магнітні поля. Через це можуть утворюватися надзвичайно тонкі шари електричного струму — завширшки від кількох сантиметрів до метрів.

За певних умов магнітні поля перез’єднуються, вивільняючи енергію у вигляді тепла та потоків швидкої плазми. Частина цієї енергії може поширюватися вгору — до сонячної корони.

Дослідниця підрахувала, що для компенсації енергетичних втрат корони достатньо, аби до неї потрапляло та перетворювалося на тепло лише 5–8% механічної енергії цих вихорів. Навіть у корональних дірах цей показник, за оцінками, може становити не більше приблизно 21%.

Чи розгадали вчені загадку Сонця

Попри перспективність гіпотези, науковці поки не можуть стверджувати, що саме ці плазмові вихори повністю пояснюють надзвичайно високу температуру сонячної корони.

Зокрема, ще потрібно з’ясувати, наскільки ефективно енергія поширюється крізь хромосферу — проміжний шар між видимою поверхнею Сонця та короною. Для цього необхідні додаткові спостереження, зокрема за допомогою телескопа Daniel K. Inouye.

Розуміння механізмів нагрівання корони важливе не лише для розгадки давньої загадки астрофізики. Саме в цій області формується сонячний вітер — безперервний потік заряджених частинок, який поширюється Сонячною системою.

Крім того, магнітні процеси в атмосфері Сонця впливають на потужні викиди речовини, здатні порушувати роботу супутників, систем зв’язку та електричних мереж на Землі.

Таким чином, мільйони невеликих плазмових вихорів можуть виявитися важливою частиною механізму, який підтримує екстремальну температуру зовнішньої атмосфери нашої зірки. Однак для остаточного підтвердження цієї теорії потрібні нові дослідження.

Раніше повідомлялося, що Китай допомагає Путіну стежити за Україною з космосу.