НАСА исследует солнечный ветер и его перышки

Этот первый взгляд на относительно небольшие объекты, получившие название «перышки», может помочь ученым понять, как и почему возникают возмущения в солнечном ветре.

Магнитное влияние Солнца простирается на миллиарды километров, далеко за пределы орбиты Плутона и планет, определяемых движущей силой: солнечным ветром. Постоянный отток солнечного материала переносит магнитное поле Солнца в космос, где оно формирует окружающую среду вокруг Земли, других миров и в недрах глубокого космоса. Изменения в солнечном ветре могут создавать эффекты космической погоды, которые влияют не только на планеты, но также на людей и космические аппараты по всей Солнечной системе - и эта работа предполагает, что относительно небольшие, ранее не исследованные объекты вблизи поверхности Солнца могут сыграть решающую роль в характеристиках солнечного ветра.

«Это показывает важность мелкомасштабных структур и процессов на Солнце для понимания крупномасштабной системы солнечного ветра и космической погоды», - сказал Вадим Урицкий, солнечный ученый из Католического университета Америки и Центра космических полетов имени Годдарда НАСА, который руководил исследованием.

Подобно всему солнечному материалу, который состоит из плазмы, солнечный ветер контролируется магнитными силами. И магнитные силы в атмосфере Солнца особенно сложны: поверхность Солнца пронизана постоянно меняющейся комбинацией замкнутых контуров и открытых линий магнитного поля, которые простираются в солнечную систему.

Именно по открытым линиям магнитного поля солнечный ветер уходит от Солнца в космос. Области открытого магнитного поля на Солнце могут создавать корональные дыры, пятна с относительно низкой плотностью, которые выглядят как темные пятна на некоторых ультрафиолетовых изображениях Солнца. Часто корональные дыры объединены с гейзерами солнечного материала, называемыми шлейфами. Они кажутся яркими в экстремальных ультрафиолетовых лучах Солнца, что делает их легко видимыми для обсерваторий, таких как спутник НАСА Solar Dynamics Observatory и других космических аппаратов и инструментов. Как области с особенно плотным солнечным материалом в открытом магнитном поле, шлейфы играют большую роль в создании высокоскоростного солнечного ветра - это означает, что их атрибуты могут формировать характеристики самого солнечного ветра.

Используя наблюдения с высоким разрешением со спутника Solar Dynamics Observatory, или SDO, а также технологию обработки изображений, разработанную для этой работы, Урицкий и его коллеги обнаружили, что шлейфы на самом деле состоят из гораздо более мелких нитей материала, которые они назвали перьями. Хотя на изображениях SDO весь шлейф простирается примерно на 70000 миль, ширина каждого шлейфа составляет всего несколько тысяч миль, в пределах от 2300 миль до примерно 4500 миль для самых широких наблюдаемых перьев.

Хотя более ранние работы намекали на структуру внутри солнечных шлейфов, это первый раз, когда ученые наблюдали за перьями в четкой фокусировке. Методы, использованные для обработки изображений, уменьшили «шум» на изображениях Солнца, создав более четкое изображение, на котором отчетливо видны перья и их тонкие изменения.

Их работа, сфокусированная на солнечном шлейфе, наблюдавшемся 2-3 июля 2016 года, показывает, что яркость шлейфа почти полностью зависит от отдельных перьев, без особого дополнительного пуха между структурами. Это говорит о том, что перья - это не просто элемент более крупной системы, а скорее строительные блоки, из которых состоят шлейфы.

Ученые также обнаружили, что перья движутся индивидуально, каждое колеблется само по себе, что позволяет предположить, что мелкомасштабное поведение этих структур может быть основной причиной нарушений в солнечном ветре в дополнение к их коллективному крупномасштабному поведению.

Процессы, которые создают солнечный ветер, часто оставляют следы в самом солнечном ветре - изменения скорости ветра, его состава, температуры и магнитного поля, которые могут дать ключ к разгадке физики, лежащей в основе Солнца. Солнечные перья также могут оставлять такие подсказки, раскрывая их точную роль в создании солнечного ветра, хотя их поиск и интерпретация могут быть сложной задачей.

Одним из ключевых источников данных будет зонд НАСА Parker Solar Probe, который пролетел ближе любого другого космического корабля к Солнцу, достигнув к концу своей миссии расстояния в 4 миллиона миль от поверхности Солнца, и позволяет выполнять измерения с высоким разрешением солнечного ветра. Его наблюдения могли выявить следы перьев.