Почему корона Солнца такая горячая?
Солнечная корона, невидимая человеческому глазу, за исключением момента, когда на короткое время появляется как плазменное гало во время солнечного затмения, остается загадкой даже для ученых, которые ее изучает. Расположенная в 2000 км от поверхности звезды, корона более чем в 100 раз горячее нижних слоев, которые находятся намного ближе к термоядерному реактору в ядре Солнца.
Команда физиков под руководством Грегори Флейшмана из Технологического института Нью-Джерси (США) недавно раскрыла феномен, который поможет узнать, какие физические механизмы нагревают верхнюю атмосферу до 500 тысяч градусов Цельсия и выше.
Обсерватория солнечной динамики НАСА обнаружила области в короне, где был повышен уровень ионов тяжелых металлов, — трубки магнитных потоков.
Их яркие изображения, сделанные в экстремальном коротковолновом ультрафиолетовом диапазоне, показывают, что концентрация заряженных металлов в 5 и более раз выше, чем концентрация одноэлектронных ионов водорода в фотосфере.
Ионы железа расположены в так называемых «ионных ловушках», которые находятся у основания корональных петель, арок из электрифицированной плазмы, управляемой линиями магнитных полей. Существование этих «ловушек» означает, что есть высокоэнергетичные корональные петли, лишенные ионов железа, которые, таким образом, не были выявлены в экстремальном ультрафиолетовом световом диапазоне. Только ионы металлов производят выбросы, которые делают их видимыми.
Наблюдения предполагают, что корона может содержать еще больше тепловой энергии, чем показывают исследования в экстремальном ультрафиолетовом диапазоне.
Есть различные теории, которые объясняют палящую жару короны. Например, некоторые ученые предполагают, что линии магнитного поля соединяются в верхней атмосфере и выбрасывают взрывную. энергию. Энергетические волны попадают в корону, где превращаются в тепловую энергию.
Ученые отмечают, что до того, как выяснить, каким образом производится энергия в короне, надо составить ее карту и количественно оценить тепловой состав.
Ионы металла входят в корону, когда солнечные вспышки разного размера разрушают «ловушки» и они испаряются в петле потока в верхней атмосфере.
Выбросы энергии в солнечных вспышках и сопутствующих формах взрывов происходят, когда линии магнитного поля с их мощными нижележащими электрическими потоками изгибаются. Сильнейшие из взрывов становятся причиной космической погоды — радиации, энергетических частиц и магнитного поля, которые выбрасывает поверхность Солнца.
Сейчас ученые могут делать измерения векторов фотосферного магнитного поля, из которых вычисляется вертикальная составляющая электрических потоков и одновременно подсчитываются выбросы экстремальной ультрафиолетовой радиации, которые производят тяжелые ионы.
Ученые из Солнечной обсерватории «Большой медведь» при Технологическом институте Нью-Джерси сделали первые изображения в высоком разрешении магнитных полей и потоков плазмы, которые зародились глубоко под поверхностью Солнца. Благодаря снимкам исследователям удалось отследить эволюцию солнечных пятен и магнитных течений от появления в хромосфере до их зрелищного появления в короне как пылающих петель.
Выбросы экстремального ультрафиолета могут наблюдаться только из космоса. Обсерватория солнечной динамики на борту космического аппарата, запущенного в 2010 году измеряет и магнитное поле, и выбросы экстремального ультрафиолета со всего Солнца.
Выводы о температурной структуре короны и о том, позволяет ли она Солнцу передавать больше тепла в Солнечную систему, — предмет будущих исследований, говорят ученые.
Источник
Почему корона Солнца горячее его поверхности
Группа французских астрофизиков под руководством Тахара Амари (Tahar Amari) из центра теоретической физики CNRS попыталась ответить на вопрос, почему корона Солнца во много раз горячее его поверхности, сообщает агентство Science News. Их исследование было опубликовано в журнале Nature.
Поверхность Солнца имеет температуру около 5500º. Однако на расстоянии около 10000 км от поверхности Солнца находится солнечная корона, которую мы видим как своего рода гало — ее температура достигает уже миллиона градусов. Причина такого различия в температуре между поверхностью и короной до сих пор была не ясна. Предполагалось, что это может быть как-то связано с электромагнитными волнами.
Работа Тахара Амари и его коллег показывает, что как именно это может происходить. Ученые предполагают, что над поверхностью Солнца расположено огромное количество электромагнитных структур, которые способны, подобно деревьям, отводить на расстояние тысяч километров магнитную энергию, которая формируется на поверхности Солнца. Компьютерное моделирование показало, что эти своеобразные электромагнитные заросли достигают короны, где, переплетаясь, выплескивают накопленную энергию, которая и позволяет короне нагреться до столь большой температуры. Кроме того, ученые отметили, что эти же структуры могут быть ответственны и за образование вспышек на Солнце.
Следует заметить, что гипотеза французских ученых не первая, разумеется, которая пытается объяснить, почему солнечная корона такая горячая. Например, группа американских астрофизиков недавно предположила, что за это отвечают так называемые нановспышки.
Источник
Почему солнечная корона намного горячее поверхности Солнца? Рассказывают астрофизики
Температура внешней атмосферы Солнца, так называемой «солнечной короны» — более 2 млн градусов Цельсия, тогда как газовая поверхность звезды нагревается всего до 5 тыс. градусов Цельсия. Несмотря на это, в ядре Солнца температура может доходить и до 15 млн градусов. Астрофизики журнала «EurekAlert!» попытались объяснить этот феномен.
11 августа 2018 года организация НАСА запустит один из своих амбициозных проектов — зонд Parker, который приблизится максимально близко к поверхности Солнца — 6,1 млн км, возможно, даже коснется его и не расплавится.
«Корона, через которую полетит Parker Solar Probe, имеет чрезвычайно высокую температуру, но очень низкую плотность», — объяснила инженер Сюзанна Дарлинг из НАСА.
Благодаря этому свойству теплозащитный экран, закрывающий Parker Solar Probe, будет нагреваться всего на 1 644 °C.
«Подумайте о различии между тем, как положить руку в горячую духовку или в кастрюлю с кипящей водой. В духовке ваша рука сможет выдержать гораздо более высокие температуры, поскольку там ниже плотность пространства. Аналогично этому происходит и на Солнце — корона менее плотная, поэтому космический аппарат взаимодействует с меньшим количеством частиц и не получает огромного количества тепла».
При этом человечество довольно мало знает о солнечной короне. Источниками для изучения становились только солнечные затмения, поскольку Луна блокировала самую яркую часть звезды — это позволило наблюдать за тусклой внешней атмосферой Солнца.
В 1869 году астрофизики во время полного солнечного затмения наблюдали зеленую спектральную линию. Поскольку различные элементы излучают свет на характерных для них длинах волн, ученые могут использовать спектрометры для анализа света и, соответственно, определения его состава. При этом зеленая линия, наблюдаемая с Земли в 1869 году, не соответствовала каким-либо известным элементам на Земле. Ученые тогда подумали, что обнаружили новый элемент, и назвали его корониумом.
Ученые предлагают затенить Солнце, чтобы спасти коралловые рифы
Только в середине XX века шведские физики поняли, что корониум на самом деле — не новый элемент, а железо, перегретое до такой степени, что было ионизировано 13 раз — у него осталась только половина электронов атома обычного железа. Такой процесс ионизации может случиться, только если корональные температуры составляют более 2 млн градусов по Цельсию — это в 200 раз больше, чем на поверхности.
За время открытия корональной атмосферы ученые со всего мира пытались понять ее поведение, но даже самые сложные модели и наблюдения со спутников в высоком разрешении лишь частично объясняют такое резкое нагревание. А многие теории противоречат друг другу.
Астрономы обнаружили 12 новых спутников Юпитера
Люди могут находиться только в экспансивной атмосфере Солнца, поэтому данные, которые ученые получают от анализа солнечной плазмы в околоземном пространстве, резко отличаются от информации о звезде, которую можно получить, находясь рядом с ним. За те 146 млн км, которые солнечный ветер добирается за четыре дня до Земли, он множество раз смешивается с другими частицами и теряет огромное количество своих определяющих черт.
При этом близко к короне спутник Parker будет соприкасаться только с идентичными горячими частицами. Спутник проверит две главные теории, которые объясняют корональное нагревание.
13 июля пройдет солнечное затмение суперлуной
Одна из теорий считает, что главной причиной экстремальных температур короны являются электромагнитные волны определенной частоты — волны Альвена — выходящие из глубины Солнца в корону и посылающие заряженные частицы, которые вращаются и нагревают атмосферу. Это немного похоже на то, как океанские волны ускоряют движение серферов к берегу, отмечают ученые.
Согласно другой теории, микроразрывы, называемые нанофларами, — слишком маленькие и быстрые для обнаружения, — могут нагревать корону. Эти теории пока невозможно доказать, поэтому данные со спутника НАСА могут значительно продвинуть солнечную астрофизику.
Источник
Журнал «Все о Космосе»
Почему корона Солнца горячее поверхности: дождь из плазмы
Солнечная корона и ее температура — излюбленная тема для обсуждений и споров в среде астрофизиков. Разгадка аномально горячего внешнего слоя кроется в явлении, которое ученые обнаружили совсем недавно: поток плазменных «дождей», падающих в магнитные структуры, называемые дождевыми топологиями нулевой точки.
Когда на Земле становится жарко, жидкая вода превращается в пар, который поднимается в атмосферу и остается там, прежде чем охлаждение запустит обратный процесс. Внутри облаков вода снова конденсируется и позже проливается на землю в виде осадков. На Солнце аналогичный цикл проходит корональный дождь — перегретая плазма, которую часто можно увидеть во время солнечных вспышек.
Плазменный дождь на поверхности Солнца
Когда эта плазма охлаждается, то удаляется от поверхности светила и образует своего рода огненную дугу осадков, которые при конденсации снова опускаются в фотосферу, следуя при этом невидимым глазу магнитным потокам. В прошлом году исследователь Эмили Мейсон рассказала в интервью Science, что физика у плазменных и водяных дождей «буквально одна и та же», однако ее новая работа подробно разбирает некоторые аспекты круговорота плазмы, о которых физика раньше и не подозревали.
В рамках своей дневной работы в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА Мейсон занималась исследованием коронального дождя в гигантских магнитных структурах, называемых шлемовыми лучами. Их можно наблюдать на расстоянии до миллиона километров от поверхности Солнца, прежде чем луч сделает поворот и вернется к светилу. После нескольких неудачных попуток Мейсон воспользовалась помощью данных из Обсерватории солнечной динамики (SDO) NASA и обнаружила намного более короткие магнитные петли, расположенные ближе к фотосфере — там-то и скрывался плазменный дождь.
Эти магнитные структуры стали для коллег-исследователей полной неожиданностью. Согласно статье, они проходят на расстоянии до 50 000 километров над поверхностью Солнца — это всего лишь порядка 2% от высоты колоссальных шлемовых лучей. Судя по всему, именно в этих коротких магнитных полях и кроется секрет аномально жаркой солнечной короны: они локализуют плазму и задерживают ее на долгое время, в результате чего внешние слои солнечной атмосферы раскаляются сильнее поверхности звезды.
Удивительно, но, кажется, после обильного плазменного «ливня» на Солнце возвращается не вся плазма. Часть ее остается замкнутой в магнитном контуре и, возможно, влияет на силу солнечного ветра и выбросов коронального вещества. Сейчас исследователи вовсю заняты сбором новых данных, чтобы в будущем лучше понимать загадочную и непостоянную природу звезды.
Дорогие друзья! Желаете всегда быть в курсе последних событий во Вселенной? Подпишитесь на рассылку оповещений о новых статьях, нажав на кнопку с колокольчиком в правом нижнем углу экрана ➤ ➤ ➤
Добавить комментарий Отменить ответ
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.
Источник
Почему корона Солнца в 180 раз горячее его поверхности
Открытие позволил сделать зонд Solar Orbiter, который в данный момент находится возле Солнца
Температура атмосферы Солнца давно озадачивает ученых. Она составляет более 1 миллиона градусов по Цельсию. При этом поверхность нашей звезды имеет температуру 5500 градусов по Цельсию. По идее, материал, находящийся ближе к источнику тепла, должен быть горячее, чем тот, который расположен дальше. Но не в этом случае.
Новое исследование показало, что тепло выделяется недавно обнаруженными миниатюрными солнечными вспышками, похожими на костры. Их тепла может быть достаточно, чтобы раскалить корону до миллиона градусов.
В ходе исследования использовалось компьютерное моделирование излучения солнечной энергии. По словам профессора Харди Питера из Института исследований солнечной системы в Германии, симуляция показала ту же яркость «костров» которая наблюдается у этих объектов на Солнце. Затем ученые внимательно изучили магнитные возмущения вокруг семи самых ярких смоделированных «костров», которые были примерно того же размера, что и самые яркие «костры» на Солнце.
По словам Харди, отслеживание этих магнитных линий показало, что на Солнце идет процесс, называемый переподключением. Ученые предполагают, что магнитные пересоединения вызывают сильные солнечные вспышки и корональные выбросы массы, когда две линии магнитного поля противоположного направления разрываются и вновь соединяются, высвобождая при этом огромное количество энергии.
«Наша модель показывает, что энергии, выделяемой «кострами» в результате переподключения, может быть достаточно для поддержания высокой температуры солнечной короны», — сказал аспирант Пекинского университета Китая и ведущий автор статьи Яцзе Чен.
Источник