Благодаря новому эксперименту стало известно, что нагревает солнечную корону
Используя импульсные магнитные поля, исследовательская группа из немецкой национальной лаборатории продемонстрировала теоретически предсказанное поведение волн Альфвена в области под солнечной короной. Это еще один вклад в наше понимание того, как нагревается этот горячий слой Солнца.
Среди загадок, окружающих нашу звезду, одна из самых интригующих касается ее внешнего слоя — солнечной короны. Недавно ее пересек зонд Parker Solar Probe, и ее температура необычайно высока. Поверхность Солнца достигает 6 000 градусов по Цельсию, но какой-то механизм нагревает ее атмосферу до температуры порядка миллионов градусов.
Одно из возможных объяснений было найдено в преобразовании магнитной энергии плазмы в тепло, в области ниже короны. Здесь звуковые и плазменные волны, называемые волнами Альфвена, движутся с одинаковой скоростью. Группа исследователей из немецкой национальной лаборатории HZDR, используя импульсные магнитные поля, сумела воссоздать поведение этих волн, подтвердив справедливость теории.
Магнитное поле играет ключевую роль в физике Солнца, и его вклад также проявляется в теории, объясняющей внезапный нагрев солнечной короны. Плазма, из которой состоит Солнце, возмущается магнитным полем, в результате чего образуются волны, распространяющиеся со скоростью, прямо пропорциональной силе поля. Это так называемые волны Альфвена, впервые открытые в 1942 году физиком, в честь которого они названы, Ханнесом Улофом Йёста Альфвеном.
Ниже солнечной короны находится область, известная как магнитный полог. Здесь волны Альфвена достигают скорости, сравнимой со скоростью звуковых волн, и два различных возмущения превращаются друг в друга, обмениваясь энергией. Этот механизм позволяет преобразовывать магнитную энергию в тепловую, которая необходима для нагрева атмосферы Солнца до температур в миллионы градусов Цельсия.
В национальной лаборатории Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) группа исследователей попыталась экспериментально воссоздать магнитный полог. Для этого они объединили свойства рубидия, чрезвычайно беспокойного щелочного металла, и импульсных магнитных полей. Последние получают от мощных электромагнитов, питаемых короткими импульсами тока для получения таких же коротких, но интенсивных магнитных полей.
Полупроводниковые катушки, обычно используемые для генерации таких полей, могут достигать 20 Тесла. Но этого недостаточно, чтобы воссоздать магнитный полог в рубидии. Однако используя переменный ток, можно достичь поля более 90 Тесла, что превышает значение, необходимое для успешного эксперимента. В рубидии альфвеновские волны способны преодолеть звуковой барьер благодаря магнитному полю "солнц" 54 Тл.
Результаты эксперимента подтвердили теоретические предсказания: при 54 Тл скорость альфвеновских волн достигла скорости звука. Также наблюдался сигнал с удвоенным периодом колебаний. Это означает, что звуковые волны передают энергию волнам плазмы, как это предполагается при объяснении нагрева солнечной короны.
, разработанный немецкой командой, вносит значительный вклад в понимание атмосферы нашего Солнца. Новые исследования и эксперименты приведут к более глубокому пониманию не только области под солнечной короной, но и других явлений, связанных с физикой плазмы.