Китайско-немецкая группа ученых определила магнитные структуры в солнечной короне, где происходит быстрый солнечный ветер. Используя изображения и допплеровские карты из спектрометра солнечных ультрафиолетовых измерений излучаемого излучения (SUMER) и магнитограммы, полученные с помощью Доплеровского тепловизора Майкельсона (MDI) на космической солнечной и гелиосферной обсерватории (SOHO) ESA и NASA, они наблюдали поток солнечного ветра. из воронкообразных магнитных полей, которые закреплены на дорожках магнитной сети вблизи поверхности Солнца. Эти наблюдения представлены в номере журнала Science от 22 апреля. Исследования приводят к лучшему пониманию магнитной природы источников солнечного ветра, потока слабой и горячей плазмы (электропроводящего газа), которая влияет на космическую среду Земли.
Солнечный ветер состоит из протонов, альфа-частиц (двукратного ионизированного гелия), тяжелых ионов и электронов, вытекающих с поверхности Солнца со скоростями в диапазоне от 300 до 800 км / с. Тяжелые ионы в областях коронального источника излучают излучение на определенных длинах волн ультрафиолета. Когда они движутся к Земле, как и при отслеживании зарождающегося солнечного ветра, длины волн ультрафиолетового излучения становятся короче, явление, называемое эффектом Доплера, хорошо известно в его акустическом варианте, например, из-за изменения тона гудок полицейской машины, когда он приближается к слушателю или отступает от него. В случае с Солнцем движение плазмы к нам, то есть от солнечной поверхности, определяется как синее смещение в ультрафиолетовом спектре и, таким образом, может использоваться для определения начала истечения солнечного ветра.
УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЙ спектр ультрафиолета подобен тому, что видно, когда призма разделяет белый свет на радугу разных цветов. Однако ультрафиолетовое излучение невидимо для человеческого глаза и не может проникнуть в атмосферу Земли. Анализируя ультрафиолетовое излучение, полученное SUMER в космической обсерватории SOHO из космоса, физики Солнца могут многое узнать о Солнце и определить температуру газа, химический состав и движение в различных слоях атмосферы.
«Тонкая магнитная структура области источника солнечного ветра остается неуловимой», - сказал первый автор профессор Чуаньи Ту из кафедры геофизики Пекинского университета в Пекине, Китай. «В течение многих лет солнечные и космические физики наблюдали быстрые потоки солнечного ветра, исходящие из корональных областей с открытыми линиями магнитного поля и низкой интенсивностью света, так называемые корональные дыры. Однако, только комбинируя сложные наблюдения из SOHO новым способом, мы смогли вывести свойства источников внутри корональных дыр. Похоже, что быстрый солнечный ветер возникает в корональных воронках со скоростью около 10 км / с на высоте 20000 км над фотосферой ».
«Быстрый солнечный ветер начинает вытекать из верхушки воронок в корональных отверстиях со скоростью потока около 10 км / с», - утверждает профессор Ту. «Этот отток виден как большие пятна в сдвиге доплеровского синего (заштрихованные области на приведенном выше рисунке) спектральной линии, испускаемой ионами Ne + 7 при температуре 600 000 Кельвинов, которые можно использовать в качестве хорошего индикатора для потока горячей плазмы , Путем сравнения с магнитным полем, экстраполированным из фотосферы с помощью магнитных данных MDI, мы обнаружили, что диаграмма синего смещения этой линии наилучшим образом соотносится со структурами открытого поля на 20000 км ».
Спектрометр SUMER тщательно исследовал источники солнечного ветра, наблюдая ультрафиолетовое излучение, исходящее от большой области северной полярной области Солнца. «Четкая идентификация детальной магнитной структуры источника, которая теперь раскрывается как корональные воронки, и определение высоты выброса и начальной скорости солнечного ветра являются важными шагами в решении проблем подачи массы и базового ускорения. Теперь мы можем сосредоточить наше внимание на изучении дальнейших условий плазмы и физических процессов, которые происходят в расширяющихся корональных воронках и в их узких шейках, закрепленных в магнитной сети », - говорит профессор Экарт Марш, соавтор научной статьи.
Решение природы и происхождения солнечного ветра является одной из основных целей, для которых был разработан SOHO. Астрономическому сообществу давно известно, что быстрый солнечный ветер исходит из корональных дыр. Новым здесь является открытие того, что эти потоки начинаются в корональных воронках, источник которых находится на краях магнитной сети. Прямо под поверхностью Солнца находятся большие конвекционные ячейки. С каждой ячейкой связаны магнитные поля, которые концентрируются в дорожках сети за счет магнитоконвекции, где закрепляются горловины воронки. Плазма, все еще будучи заключенной в маленькие петли, переносится конвекцией в воронки и затем выпускается туда, как ведро воды, опорожняемое в канал открытой воды.
«Ранее считалось, что быстрый солнечный ветер возникает на любой данной линии открытого поля в ионизационном слое атома водорода немного выше фотосферы», - говорит профессор Марш, - «Однако низкий доплеровский сдвиг линии излучения от ионов углерода показывает, что массовый отток еще не произошел на высоте 5000 км. В настоящее время считается, что плазма солнечного ветра снабжается плазмой, вытекающей из множества небольших магнитных петель, высота которых составляет всего несколько тысяч километров и которые вмещают воронку. Через магнитное пересоединение плазма подается со всех сторон в воронку, где она может ускоряться и, наконец, образовывать солнечный ветер ».
Прибор SUMER был создан под руководством доктора Клауса Вильгельма, который также является соавтором статьи, в Институте исследований солнечной системы им. Макса Планка (ранее - Институт аэрокомии им. Макса Планка) в Линдау, Германия, с ключевым вкладом. из Института астрофизики в Орсе, Франция, Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, Калифорнийского университета в Беркли, при финансовой поддержке национальных агентств Германии, Франции, США и Швейцарии. SOHO работает в течение почти десяти лет в специальной точке наблюдения в космосе, в 1,5 миллионах километров от Земли, на солнечной стороне Земли. SOHO - это проект международного сотрудничества между Европейским космическим агентством и НАСА. Он был запущен на ракете Atlas II-AS из космического центра НАСА в Кеннеди, штат Флорида, в декабре 1995 года и эксплуатируется из Центра космических полетов Годдарда.
Источник: пресс-релиз Общества Макса Планка
