Медленный солнечный ветер: что это такое и как образуется? Новые данные от Solar Orbiter

Солнечный ветер — это потоки заряженных частиц, которые выбрасываются от Солнца во все стороны со скоростью сотен километров в секунду. Ученые давно пытались понять, как именно образуются эти потоки. Если происхождение быстрого солнечного ветра было более-менее понятно, то загадка медленного ветра оставалась неразрешенной. Теперь астрономы наконец-то смогли пролить свет на этот феномен благодаря новым данным наблюдений.

Быстрый солнечный ветер формируется вдоль линий открытых магнитных полей в корональных дырах. Этот ветер достигает скорости свыше 500 км/с у Земли. Его параметры соответствуют параметрам корональных дыр: низкая температура и плотность. Корональными дырами в физике называются более темные области на поверхности Солнца, которые ученые фиксируют на изображениях с космических телескопов. Они не представляют собой фактические дыры, как можно предположить из названия, а лишь являются областями с более низкой светимостью. Это делает его происхождение ясным и понятным. В отличие от него, медленный солнечный ветер гораздо более неоднороден и разнообразен, и его характеристики часто изменяются до того, как он достигает Земли. Параметры медленного ветра указывают на его происхождение из более горячих областей короны Солнца.

Ранее ученые пытались отследить происхождение солнечного ветра, анализируя его состав на расстоянии одной астрономической единицы от Земли обратно к Солнцу. Однако такие попытки были недостаточно точны. Для успешного моделирования были необходимы данные наблюдений вблизи Солнца, и теперь такие данные получены.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Astronomy, ученые проанализировали данные, собранные космическим аппаратом Solar Orbiter. Этот автоматический аппарат, запущенный в 2020 году, использует гравитацию Венеры для сложной траектории полета и каждые полгода подлетает к Солнцу ближе, чем Меркурий. Первое сближение Solar Orbiter с Солнцем произошло в 2022 году.

Данные, собранные аппаратом в начале марта 2022 года на расстоянии около 0,5 астрономической единицы от Солнца, позволили учёным впервые точно определить происхождение медленного ветра. Сопоставив эти данные с результатами спектрального анализа и моделирования магнитных полей, исследователи смогли понять сложную природу солнечного ветра.

«Благодаря тому, что Solar Orbiter так близко подлетает к Солнцу, мы смогли увидеть сложную природу солнечного ветра и получить гораздо более четкую картину его происхождения и того, как изменения в разных областях светила дают ему такую сложную структуру,» — объясняет Стефани Ярдли, руководитель исследования из Нортумбрийского университета (Великобритания).

Согласно данным зонда, с 1 по 9 марта 2022 года он пролетел через три потока быстрого ветра, а затем через два потока медленного ветра. Быстрые потоки исходили из областей большой корональной дыры вблизи экватора. В корональных дырах линии магнитного поля закреплены на Солнце только одним концом, создавая «скоростную трассу» для заряженных частиц.

Источниками медленных потоков оказались области на границе между корональными дырами и более активными регионами Солнца. Здесь магнитные линии замкнуты, то есть оба конца соединены с поверхностью Солнца. Линии магнитного поля мы не видим, но плазма, летящая вдоль них, образует яркие петли.

Видимо, вблизи корональных дыр магнитные линии разрываются и пересоединяются, что приводит к выбросу плазмы в космос медленным ветром. Это объясняет неоднородность медленного ветра. Во-первых, ее порождает сам процесс формирования ветра с разрывами и пересоединениями линий. Во-вторых, активные области отличаются друг от друга и от корональных дыр по составу и соотношению тяжелых элементов.

Новое исследование подтвердило способность Solar Orbiter устанавливать связь между потоками солнечного ветра и их источниками на поверхности Солнца. Это была главная задача миссии. Пока зонд продолжает вести наблюдения, учёные будут анализировать уже полученные данные.

«Мы проанализировали данные Solar Orbiter только за этот конкретный временной интервал. Будет интересно увидеть другие исследования по данным Solar Orbiter и сравнить их с результатами миссий вроде Parker Solar Probe,» — подытожила Ярдли.

Источник: Астрономы объяснили происхождение медленного солнечного ветра — Naked Science