Изображение от freepik
Солнечная корона поражает учёных своей высокой температурой, значительно превышающей температуру поверхности Солнца. Природа быстро ускоряющегося солнечного ветра также остаётся неразгаданной. Турбулентное рассеяние, преобразующее энергию в тепло, считалось ключевым механизмом, однако его точные процессы в разреженной солнечной плазме долгое время оставались неизвестными.
Недавнее исследование, опубликованное в журнале Physical Review X, основывается на уникальных данных зонда NASA Parker Solar Probe — первого космического аппарата, пересекшего корону Солнца. Эти данные стали основой для первой прямой оценки экстремальных условий солнечной атмосферы и раскрытия механизмов нагрева.
Работа подтверждает наличие так называемого «гелицитного барьера» — эффекта в турбулентной плазме, при котором сильное магнитное поле и асимметрия волн препятствуют дроблению энергии на мелкие вихри. В результате энергия задерживается и преобразуется в тепло, что приводит к интенсивному нагреву частиц.
Ведущий автор исследования, аспирант Лондонского университета Королевы Марии Джек Макинтайр, поясняет, что открытие гелицитного барьера способствует пониманию того, почему протоны в солнечном ветре оказываются горячее электронов. Это также предоставляет ключ к разгадке множества загадок турбулентности в астрофизике.
Учёные установили, что барьер активируется в условиях, когда магнитное поле значительно превышает давление плазмы, а турбулентность формируется преимущественно волнами одного направления. Именно такие условия были зафиксированы Parker Solar Probe вблизи Солнца, что указывает на широкий спектр распространения эффекта.
Научный руководитель Макинтайра, Кристофер Чен, подчеркивает, что теперь имеются убедительные доказательства функционирования гелицитного барьера, что значительно продвигает понимание процессов нагрева короны и ускорения солнечного ветра. Эти знания позволят улучшить предсказания космической погоды, что крайне важно для защиты спутников, радиосвязи и энергетических сетей на Земле.
Открытие также имеет значение для других областей — многие горячие и разреженные плазмы во Вселенной находятся в условиях без столкновений, и понимание гелицитного барьера помогает объяснить, как в таких средах энергия преобразуется в тепло. Кроме того, полученные данные могут быть полезны при разработке термоядерных реакторов, где управление турбулентной плазмой также играет ключевую роль.
Исследование основывается на данных одного космического аппарата, и для окончательных выводов требуются дополнительные измерения, например, от миссии ESA Solar Orbiter. Учёным также предстоит более подробно изучить влияние гелицитного барьера на нагрев протонов с помощью дополнительных моделей.
Ранее сообщалось, что умирающий человек проходит через пять ключевых этапов.
