Зонды Solar Orbiter и Parker раскрыли загадку ускорения солнечного ветра
Исследовательские зонды Solar Orbiter и Parker своими свежими наблюдениями приблизили ученых к разрешению загадки, стоящей перед ними уже несколько десятилетий. А именно: откуда Солнце берет энергию для нагрева и ускорения собственного ветра? Судя по всему, правы были те астрономы, которые говорили, что в этом каким-то образом замешаны колебания магнитного поля нашей звезды.
Солнечный ветер — это поток заряженных частиц, который непрерывно извергается короной нашего светила. Землянам хорошо известен такой его эффект, как полярное сияние (возникающее в тот момент, когда порывы разбиваются об магнитное поле планеты). Проблема в том, что скорость этого ветра вблизи Земли составляет более 500 километров в секунду, хотя на «стартовой черте» она гораздо меньше. К тому же остывание потока частиц по мере его расширения происходит гораздо медленнее, чем должно. Что же ускоряет (и нагревает) солнечный ветер?
Эта загадка стала одной из причин отправки к сердцу Солнечной системы зондов Solar Orbiter и Parker Solar Probe (первый принадлежит ЕКА, второй — НАСА). И количество собранных ими данных постепенно начало переходить в новое качество: последние наблюдения дали ученым серьезные основания полагать, что загадочным ускорителем являются мощные волны Альфвена. Иначе говоря, крупномасштабные колебания в солнечном магнитном поле. По признанию астрофизиков, определенные подозрения на этот счет уже были, но в их пользу не было никаких улик.
Все изменил февраль 2022 года, когда и Solar Orbiter, и Parker Solar Probe, находящиеся на разных орбитах и летящие с разной скоростью, совершенно случайно попали внутрь одного и того же потока солнечного ветра — при этом европейский зонд почти в десять раз дальше, чем американский (89 млн километров против 9 млн).
Такое неожиданное выравнивание дало беспрецедентную возможность изучить то, как меняется с расстоянием одно и то же цунами заряженных частиц. В частности, оба аппарата замерили уровень магнитной энергии проходящей мимо них волны. Оказалось, что вблизи Солнца на магнитное поле приходилось около 10% общей энергии ветра, а на почтительном удалении его доля упала до менее чем 1%.
Но, как гласит Закон сохранения энергии (и всем известная более поздняя формула Эйнштейна), энергия не может никуда «испариться». Следовательно, два зонда были свидетелями того, как магнитные «потери» перешли в кинетическую и температурную форму — расчеты показали, что между этими величинами существует совершенно стройная и прямая зависимость. А механизмом такой метаморфозы стали могучие волны Альфвена, способные накапливать энергию и с высокой эффективностью переносить ее через плазму. Теперь торжествующие успех ученые намерены расширить эту модель, чтобы установить, присуща ли она более медленным потокам солнечного ветра.
