Главная Наука Загадка короны: почему атмосфера Солнца в сотни раз горячее его поверхности
Наука

Загадка короны: почему атмосфера Солнца в сотни раз горячее его поверхности

Видимая поверхность светила разогрета до 5500 градусов, а внешняя корона — до двух миллионов. Учёные больше века не могли понять этот «перевёрнутый» температурный профиль. Разгадка кроется в магнитных полях, невидимых волнах и миллионах крошечных взрывов.

Загадка короны: почему атмосфера Солнца в сотни раз горячее его поверхности
Поделитесь

Солнце кажется самым горячим у своей яркой поверхности, но внешняя атмосфера над ней гораздо горячее. Фотосфера — слой, который мы воспринимаем как солнечную поверхность, — имеет температуру около 5500 градусов Цельсия. Корона же может достигать примерно двух миллионов градусов.

Этот перевёрнутый температурный профиль ставил физиков-солнечников в тупик больше столетия. Тепло в обычных условиях распространяется от горячего источника и остывает с расстоянием. Солнечная корона не ведёт себя как простой костёр: энергия передаётся в тонкую плазму над фотосферой благодаря процессам, связанным с магнитным полем Солнца.

Что считать поверхностью Солнца?

Фотосфера — это не твёрдая оболочка, а первый слой солнечной атмосферы, откуда выходит большая часть видимого света. Под ней конвекция поднимает горячую плазму наверх. Над ней лежат хромосфера, тонкий переходный слой и корона. Корона гораздо менее плотна, чем фотосфера: термометр, помещённый туда, повёл бы себя совсем не так, как обычный градусник в воздухе, потому что температура измеряет энергию отдельных частиц, тогда как общее количество вещества там ничтожно. В короне могут присутствовать очень энергичные частицы, но при этом она не несёт такого же суммарного тепла, как более плотные слои внизу.

Именно поэтому к фразе «горячее поверхности» нужно относиться с осторожностью. Частицы в короне движутся с колоссальными энергиями, но их там во много раз меньше. Загадка состоит в том, откуда эти частицы берут свою энергию, а не в том, что некая твёрдая внешняя скорлупа каким-то образом светится ярче, чем Солнце под ней.

Магнитные поля несут энергию наверх

Конвекция во внешних слоях Солнца скручивает и растягивает силовые линии магнитного поля, и эти поля поднимаются в корону в виде петель и арок. Изменение их формы способно передавать механическую энергию в плазму над поверхностью. Одна из ведущих идей связана с волнами Альвена — возмущениями, которые движутся вдоль магнитных полей сквозь плазму. По мере движения наружу эти волны могут ускорять частицы и выделять энергию в виде тепла. Измерить этот процесс с Земли трудно, потому что солнечный ветер смешивается с другими частицами на протяжении 150 миллионов километров пути от Солнца до нашей планеты.

Прочитайте также  «Мы связаны навечно»: экипаж Artemis II впервые выступил после исторического облёта Луны

Другое объяснение связано с нановспышками — крошечными выбросами энергии, вызванными магнитным пересоединением, когда напряжённые силовые линии перестраиваются и щелчком переходят в конфигурацию с более низкой энергией. Одна отдельная нановспышка слишком мала, чтобы её можно было заметить с Земли, но бесчисленные события такого рода способны поддерживать корону горячей. Эти две идеи не исключают друг друга: магнитное пересоединение может выделять тепло непосредственно и одновременно запускать волны, уносящие энергию дальше в корону. Исследователи до сих пор выясняют, как часто происходит каждый из этих процессов и какой вклад в нагрев он вносит.

Почему Parker Solar Probe так важен

Солнечный зонд NASA Parker Solar Probe пролетает сквозь корону, измеряя частицы и магнитные поля вблизи от того места, где они нагреваются. Это решающее преимущество: приборы вблизи Солнца могут брать пробы плазмы до того, как она проделает долгий путь сквозь пространство и утратит детали своего происхождения. Полные солнечные затмения дают ещё один ценный ракурс: когда Луна перекрывает фотосферу, тусклая корона становится видимой с Земли. Современные космические аппараты наблюдают её ежедневно, но затменные наблюдения по-прежнему выявляют крупномасштабные структуры и помогают связать магнитную активность Солнца с тем, что Parker измеряет локально.

У учёных пока нет одного окончательного ответа, объясняющего все наблюдения. Волны, пересоединение и мелкомасштабные извержения, вероятно, являются частью единой системы нагрева. Данные указывают на то, что энергия поступает в корону через магнитную и конвективную активность Солнца, а не через солнечный свет, просто уходящий из фотосферы наружу. Именно поэтому корона может быть на миллионы градусов горячее слоя, лежащего под ней, — и именно поэтому Солнце остаётся действующей лабораторией, а не решённой задачей из учебника.

Источники:
Материал подготовлен на основе данных миссии NASA Parker Solar Probe, наблюдений солнечных затмений, исследований магнитного пересоединения, волн Альвена и нановспышек, а также сравнительного анализа температур фотосферы и короны.

Поделитесь в вашей соцсети👇

Ваш комментарий

Добавить комментарий

Похожие статьи
Темная энергия: что мы знаем о силе, ускоряющей расширение Вселенной
Наука

Темная энергия: что мы знаем о силе, ускоряющей расширение Вселенной

Название звучит конкретно, но на самом деле это признание неопределенности. Ученые измерили...

Невидимые дороги: как динамическое распределение спектра решает проблему нехватки частот
Наука

Невидимые дороги: как динамическое распределение спектра решает проблему нехватки частот

Каждый звонок, стрим или Wi-Fi-подключение используют один и тот же ограниченный ресурс...

Портсмут — самый уязвимый перед жарой город Британии: что показало исследование
Наука

Портсмут — самый уязвимый перед жарой город Британии: что показало исследование

Организация Ordnance Survey составила рейтинг тепловой уязвимости 71 британского города. Портсмут лидирует...

Почему скорость света — предел Вселенной и как это влияет на все
Наука

Почему скорость света — предел Вселенной и как это влияет на все

299 792 458 метров в секунду — самая быстрая скорость во Вселенной....