Зонд NASA Parker обнаружил «гелицитиевый барьер», объясняющий загадку нагрева Солнца

Солнечный зонд Parker подтвердил существование «гелицитиевого барьера», раскрыв механизм преобразования турбулентности в солнечной плазме в тепло. Фото: NASA/Johns Hopkins APL/Ben Smith

Солнечная атмосфера (корона) значительно горячее поверхности Солнца — этот парадокс десятилетиями ставил ученых в тупик. Кроме того, постоянный поток плазмы и магнитных полей, известный как солнечный ветер, ускоряется до невероятных скоростей. Считается, что турбулентная диссипация — процесс преобразования механической энергии в тепло — играет ключевую роль в обоих явлениях. Однако в околосолнечной среде, где плазма практически не сталкивается, точные механизмы этого процесса оставались загадкой.

Новое исследование основано на данных солнечного зонда NASA Parker, который стал первым аппаратом, пролетевшим непосредственно через солнечную атмосферу. Эта беспрецедентная близость к Солнцу позволила ученым впервые изучить экстремальные условия и получить данные, раскрывающие тайны нагрева короны и ускорения солнечного ветра.

Исследование подтвердило существование «гелицитиевого барьера» — эффекта, теоретически предсказанного ранее. Этот барьер препятствует каскадному переносу энергии на малых масштабах, кардинально меняя процесс диссипации колебаний и нагрев плазмы.

«Этот результат важен, потому что, подтвердив существование "гелицитиевого барьера", мы смогли объяснить ранее необъяснимые свойства солнечного ветра, включая тот факт, что протоны в нем обычно горячее электронов», — заявил Джек Макинтайр, ведущий автор исследования из Университета Королевы Марии в Лондоне.

Ученые также определили условия, при которых этот барьер активируется. Он становится выраженным, когда напряженность магнитного поля значительно превышает давление в плазме, а дисбаланс между противоположно направленными волнами плазмы усиливается. Эти условия часто встречаются в солнечном ветре вблизи Солнца, где сейчас работает зонд Parker, что означает широкую распространенность эффекта.

«Открытие позволяет лучше понять фундаментальную физику турбулентной диссипации, связь между микроскопическими процессами и глобальными свойствами гелиосферы, а также улучшить прогнозирование космической погоды», — добавил доктор Кристофер Чен, научный руководитель исследования.

Открытие имеет значение не только для изучения Солнца. Многие горячие разреженные астрофизические плазмы во Вселенной также являются бесстолкновительными, поэтому понимание механизмов нагрева в таких условиях важно для всей астрофизики.

Источник: ScienceDaily