Солнечный ветер – это неустанный поток заряженных частиц, вырывающихся из солнечной короны и омывающих нашу планету. Он создает завораживающее полярное сияние, окрашивая ночное небо в яркие краски. Но откуда берется энергия, которая ускоряет этот ветер до невероятных скоростей, достигая 1,8 млн км/ч? На протяжении многих лет ученые разгадывали эту загадку, и теперь космические аппараты ЕКА Solar Orbiter и НАСА Parker Solar Probe наконец-то пролили свет на это удивительное явление.
Волны Альфвена: Магнитный Драйвер Солнечного Ветра
Оказывается, источником энергии для ускорения солнечного ветра служат мощные колебания магнитного поля Солнца – волны Альфвена. Предполагалось, что они играют ключевую роль, но только теперь, благодаря совместным усилиям Solar Orbiter и Parker, у нас есть неопровержимые доказательства.
- Плазма: Газ с Магнитной Душой В обычном газе, подобном нашей атмосфере, энергия передается в виде звуковых волн. Но в экстремально горячей плазме солнечной короны, нагретой до миллионов градусов, магнитное поле становится неотъемлемой частью игры. Именно здесь рождаются волны Альфвена – вихри энергии, пронизывающие магнитное поле.
- Перенос Энергии: Магнитное Наследство В отличие от обычного газа, плазма хранит энергию не только в плотности, температуре и скорости, но и в самом магнитном поле. Solar Orbiter и Parker, оснащенные чувствительными приборами, измеряют все эти аспекты.
- Счастливое Случайное Встречи В феврале 2022 года судьба свела аппараты: оба оказались в одном потоке солнечного ветра, но на разных дистанциях от Солнца. Parker, находясь ближе к короне (13,3 солнечных радиуса), первым пересек поток, а Solar Orbiter – спустя несколько дней, на расстоянии 128 солнечных радиусов.
Эта уникальная возможность позволила ученым сравнить данные о том же потоке плазмы в разных точках его путешествия. Они сопоставили накопленную энергию, включая ключевую величину – поток волновой энергии в магнитном поле.
Магнитное Движение: От Солнца к Звездным Ветрам
Результаты были поразительны: без учета энергии волн Альфвена в измерениях Parker, данные Solar Orbiter не совпадали бы. Рядом с Солнцем магнитная энергия составляла 10%, а на расстоянии от Solar Orbiter – всего 1%. Но плазма все равно ускорялась и охлаждалась медленнее ожидаемого.
Исследователи пришли к выводу, что потерянная магнитная энергия передавалась плазме в виде тепла, способствуя ее ускорению и замедлению естественного охлаждения. Ключевую роль здесь играют обратные колебания – масштабные изгибы силовых линий магнитного поля Солнца, являющиеся яркими примерами волн Альфвена.
Эти “волны-вихри” были замечены с 1970-х годов, но Parker Solar Probe, пролетев сквозь корону в 2021 году, показал, что они образуют целые участки, где энергия накапливается и передается ветру. Новая работа подтверждает: именно эти обратные колебания обладают достаточной мощностью, чтобы объяснить недостающую часть ускорения и нагрева быстрого солнечного ветра.
“Эта работа – как пазл, где мы наконец-то нашли ключевые детали”, – говорит Даниэль Мюллер, научный сотрудник проекта Solar Orbiter ЕКА. – Мы видим, как различные явления на Солнце взаимодействуют, создавая сложную магнитную среду.
Значение открытий выходит далеко за пределы нашей солнечной системы. Солнце – единственная звезда, где мы можем прямо измерить скорость ветра, поэтому полученные знания могут быть применимы к другим звездам подобного типа и даже к другим классам звезд с солнечными ветрами.
Таким образом, Solar Orbiter и Parker Solar Probe не просто раскрыли тайну ускорения солнечного ветра, они открыли окно в понимание сложных процессов, происходящих на звездах во Вселенной.
