Звуковые волны заставили ученых переосмыслить роль супергранул на Солнце
Команда исследователей физики Солнца добилась решающего успеха в изучении процессов конвекции нашей звезды, что, вероятно, заставит серьезно пересмотреть все современные представления о ней. Ключевым открытием стала структура супергранул — мощных потоков, переносящих тепло из ядра к поверхности. Причем в качестве инновационной методики исследования ученые использовали звуковые волны.
Проблема тепловой динамики Солнца давно является одной из ключевых в изучении нашей звезды, которая, несмотря на то, что находится совсем близко к нам, все еще изучена не до конца. Например, до сих пор не до конца ясно, почему солнечная корона на порядки горячее поверхности. Тем не менее и здесь ощущается планомерная поступь науки, одним из последних шагов которой стало открытие солнечных «супергранул».
Эти структуры переносят энергию из недр Солнца (где она появляется в ходе термоядерных реакций) к поверхности, выпуская затем в виде света. И, казалось бы, точка, но зонд Solar Dynamics Observatory при помощи гелиосейсмического и магнитного сканеров подверг изучению примерно 23 000 супергранул. И, как выяснилось, вопросы все же есть.
Появились они после того, как ученые из Нью-Йоркского института в Абу-Даби применили для исследования внутренней структуры супергранул не видимый свет (для которого поверхность Солнца, разумеется, непрозрачна), а звуковые волны. Раньше они, испускаемые гранулами поменьше, использовались лишь в гелиосейсмологии. Но в изучении конвекции они внезапно тоже сыграли решающую роль и даже в чем-то поставили ученых в тупик.
Благодаря уловленным звуковым волнам исследователи с высокой точностью определили глубину проникновения супергранул, которая превысила 20 000 километров (то есть больше полутора диаметров Земли). Кроме того, удалось не менее уверенно идентифицировать восходящие и нисходящие потоки переноса тепла. И оказалось, что в этих потоках нет симметрии, причем нисходящие примерно на 40% слабее. Это значит, что в них, по всей видимости, отсутствует какой-то ключевой компонент.
Согласно предположению ученых, этим компонентом могут быть небольшие шлейфы (всего порядка 100 километров), которые переносят вглубь звезды более холодную плазму, но из-за своего масштаба неуловимы при помощи звуковых волн. Другое дело, что эта модель бросает вызов устоявшимся представлениям о процессах в приповерхностном слое Солнца.
Таким образом, супергранулы одновременно являются и важным компонентом механизмов переноса тепловой энергии, и серьезной проблемой для понимания ученых-солнечников. Современное понимание его физики прямо противоречит данной схеме, и неизвестно, когда получится привести их в соответствие. Тем не менее с каждым подобным открытием количество наших знаний о родной звезде будет увеличиваться и рано или поздно перерастет в новое качество.
