Ученые сделали открытие, которое может перевернуть наше понимание солнечных явлений и улучшить прогнозирование солнечных бурь. Сложное компьютерное моделирование показало, что магнитное поле Солнца возникает из-за нестабильности плазмы во внешних слоях солнечной поверхности, а не глубоко под поверхностью, как считалось ранее.
Тайна солнечного магнетизма
Солнце, гигантский шар плазмы, создает мощные магнитные поля благодаря вихревым движениям своих заряженных ионов. Зона конвекции, в которой происходят эти движения, занимает верхнюю треть радиуса Солнца и простирается от поверхности до глубины около 200 000 километров. Поскольку линии магнитного поля не могут пересекаться друг с другом, они иногда переплетаются, а затем внезапно разрываются, вызывая солнечные вспышки или выбросы корональной массы (КВМ). Направляясь к Земле, эти КВМ могут вызывать геомагнитные бури.
Однако точное происхождение солнечного магнетизма оставалось загадкой. Ранее исследователи пытались понять его с помощью трехмерного компьютерного моделирования, но эти модели, требующие миллионов часов работы на интенсивных вычислительных мощностях, часто оказывались слишком упрощенными.
Гелиосейсмология: новый подход
Для нового исследования ученые обратились к методу, называемому гелиосейсмологией. Эта область науки использует колебания, наблюдаемые на поверхности Солнца, чтобы понять, что происходит внутри нашей звезды. Это похоже на прослушивание эха в пещере, чтобы определить размер и форму самой пещеры.
Используя сложные алгоритмы, основанные на этих колебаниях, исследователи создали компьютерную модель Солнца. Эта модель показала, что колебания потока плазмы (чрезвычайно горячего, ионизированного газа, из которого состоит Солнце) на внешних 5-10 % его поверхности близко соответствуют магнитным полям, которые мы можем наблюдать с Земли.
Поток плазмы можно сравнить с потоками воды, бурлящими в реке. Эти движения создают мощные магнитные поля. Традиционно считалось, что эти магнитные поля исходят из более глубоких слоев. Однако, когда исследователи включили эффекты более глубоких слоев в свое моделирование, полученное изображение оказалось размытым и не соответствовало реальным наблюдениям. Другими словами, магнитные поля, которые мы наблюдаем, похоже, генерируются гораздо ближе к поверхности, чем считалось ранее.
Каковы последствия и перспективы?
Китон Бернс, научный сотрудник, участвовавший в исследовании, объясняет, что такие видимые явления, как солнечная корона (внешний слой, видимый во время солнечных затмений), солнечные пятна (темные области на поверхности) и солнечные вспышки (внезапные взрывы излучения), связаны с магнитным полем Солнца.
Развивая свою модель дальше, исследователи надеются, что смогут более точно предсказывать солнечные бури. Это даст нам больше шансов подготовить и защитить наши инфраструктуры, такие как спутники, электросети и средства связи, от их потенциально разрушительных последствий. Одним словом, это открытие может не только углубить наше понимание нашей звезды, но и улучшить нашу способность защитить себя от превратностей космоса.
Подробности исследования опубликованы в журнале Nature.
