11.4М
Самое детальное изображение поверхности Солнца, когда-либо полученное, показывает вихри, которые объясняют тайны 150-летней давности
Самые подробные изображения поверхности Солнца, когда-либо полученные, раскрыли то, что было скрыто на виду полтора века: тысячи "крошечных" вихрей, извивающихся по поверхности нашей звезды.
Эти сверхдетальные наблюдения, полученные с помощью самого мощного в мире солнечного телескопа имени Дэниела К. Иноуэ, принадлежащего Национальному научному фонду США (NSF), не только предоставляют беспрецедентный обзор солнечной поверхности (фотосферы), но и дают первое прямое доказательство явления, предсказанного 150 лет назад.
Это явление известно как неустойчивость Кельвина-Гельмгольца (НГГ), описанная в XIX веке физиками лордом Кельвином и Германом фон Гельмгольцем.
Она возникает, когда две жидкости скользят друг относительно друга с разной скоростью, создавая трение или сдвиг на границе раздела, что приводит к тому, что небольшие возмущения перерастают в вихри или волны, подобные разбивающимся океанским волнам. Международная группа исследователей, опубликовавшая свои результаты в журнале Nature, наблюдала десятки таких вихрей, сгруппированных вдоль краев магнитных областей.
«Мы считаем, что открытие неустойчивости Кельвина-Гельмгольца в солнечной фотосфере, подтвержденное анализом численных моделей, является важным шагом вперед в нашем понимании динамики звездной плазмы и послужит основой для будущих открытий», — сказал доктор Дэвид Боболц, заместитель директора Национальной солнечной обсерватории.
Огромное разрешение телескопа Иноуэ, способного различать структуры размером всего в несколько десятков километров, имело решающее значение, поскольку вихри имеют ширину от 50 до 65 километров, что ранее делало их труднообнаружимыми.
Скрытый двигатель солнечных вспышек и коронального тепла
Значение этого открытия выходит далеко за рамки потрясающих изображений.
Ученые предполагают, что эти постоянные вихри могут быть эффективными источниками свободной магнитной энергии, которая приводит к взрывным солнечным событиям, от небольших нановспышек до массивных вспышек, струй и выбросов корональной массы.
Эти события вносят существенный вклад в космическую погоду, способную серьезно нарушить работу электросетей, спутников, GPS-навигации и глобальной связи на Земле.
Кроме того, это открытие может помочь разгадать давнюю загадку того, почему внешняя атмосфера Солнца (корона) достигает температуры около двух миллионов градусов по Фаренгейту (одного миллиона градусов по Цельсию), в то время как его поверхность остается на сотни тысяч градусов холоднее.
Доктор Томас Риммеле, главный технолог Национальной солнечной обсерватории, объяснил, что «неустойчивость Кельвина-Гельмгольца, вероятно, является механизмом, способствующим нагреву внешней атмосферы, и частью решения загадки того, почему у звезд такая горячая корона».
С другой стороны, это также помогает объяснить быстрое рассеивание магнитного потока, генерируемого солнечным динамо, — важнейшего процесса для 11-летнего солнечного цикла, который существующие модели с трудом могли объяснить.
«Обнаруженная нами неустойчивость Кельвина-Гельмгольца в солнечной фотосфере может выступать в качестве ключевого источника этой ранее неучтенной магнитной диффузии», — сказал доктор Давид Куридзе, астроном из Национальной солнечной обсерватории.
В перспективе ученые будут использовать высокое разрешение телескопа Иноуэ и автоматизированные компьютерные программы на базе искусственного интеллекта для дальнейшего изучения этих закономерностей и количественной оценки их влияния на передачу энергии и магнитную диффузию.