Астрономы получили самые четкие и детализированные снимки поверхности Солнца за всю историю наблюдений. На них удалось разглядеть крошечные спиралевидные вихри из плазмы, которые могут пролить свет на природу разрушительных солнечных бурь.
Результаты исследования, проведенного международной группой ученых из Национальной солнечной обсерватории США и Института Макса Планка в Германии, опубликованы в журнале Nature.
«Волновой эффект» на раскаленной звезде
Вспышки и плазменные вихри на Солнце оказались проявлением физического явления, известного как неустойчивость Кельвина-Гельмгольца. Это смещение возникает, когда два соседних слоя газа или жидкости движутся с разной скоростью. На Земле этот эффект создает характерные «закрученные» океанские волны и облака, а в космосе — наблюдается в атмосферах Юпитера и Сатурна. Теперь ученые впервые увидели его прямо на поверхности Солнца.
Сделать открытие помог крупнейший в мире солнечный телескоп имени Даниэля К. Иноуэ, расположенный на гавайском вулкане Халеакала. Благодаря четырехметровому зеркалу и современной оптике исследователи смогли разглядеть объекты шириной всего в 20 километров.
«Чтобы обнаружить эти вихри, нам потребовалось рассмотреть детали размером около 20 километров. Это практически предел мощности как самого телескопа, так и современных компьютерных моделей», — пояснил соавтор исследования Михиэль ван Ноорт.
Водовороты на границах «кипящих» гранул
Поверхность Солнца (фотосфера) покрыта гранулами — гигантскими пузырями плазмы размером от 500 до 2000 км. На снимках высокого разрешения исследователи заметили, что вдоль краев этих «кипящих» структур постоянно образуются и закручиваются тонкие плазменные бахромчатые узоры, напоминающие разбивающиеся о берег прибойные волны.
Главная ценность открытия — объяснение того, как Солнце аккумулирует и сбрасывает магнитную энергию.
Магнитное поле накапливает силу, скручиваясь подобно тугой пружине. Когда напряжение достигает пика, силовые линии разрываются и пересоединяются, высвобождая колоссальную энергию.
Происходят мощные солнечные вспышки и корональные выбросы массы, способные вызывать геомагнитные штормы на Земле, выводить из строя спутники, навигацию и энергосети.
Ранее физики не могли понять, что именно запускает первичный процесс скручивания полей. Новые наблюдения показывают, что вихри Кельвина-Гельмгольца образуются непрерывно и эффективно смешивают намагниченную плазму с ненамагниченной. Это ускоряет перенос энергии от поверхности в верхние слои атмосферы.
Ученые планируют продолжить наблюдения, чтобы точно рассчитать объем энергии, который переносят эти плазменные водовороты, и оценить их реальный вклад в глобальный 11-летний цикл солнечной активности.
