Нэнси Аткинсон - Непридуманные космические истории

Есть мнение группы ученых, что места вспышек находятся слишком далеко друг от друга – иной раз их разделяют миллионы километров, – чтобы быть связанными, но другие убеждены, что существует скрытая физическая связь между такими взаимно отдаленными регионами Солнца.

На раннем этапе программы наблюдений ученые из команды SDO получили шанс изучить индуцированные вспышки. 1 августа 2010 года взорвалась вся видимая часть северного полушария Солнца, и за считаные часы произошли разнообразные вспышки и струйные извержения. Данные, собранные SDO, показали, что между местами вспышек и других событий прослеживается связь по линиям магнитного поля. С того момента, благодаря непрерывным наблюдениям обсерватории SDO во множестве областей электромагнитного спектра одновременно, ученым удалось увидеть множество индуцированных вспышек, соединенных на больших расстояниях петлями солнечного магнитного поля.

Солнце окружено особой газовой дымкой – эта атмосфера называется солнечной короной. Источник: NASA / Европейское космическое агентство / проект Solar And Heliospheric Observatory («Солнечная и гелиосферная обсерватория», SOHO)

Другой находкой, сделанной при помощи Solar Dynamics Observatory, стало первое в мире полномасштабное наблюдение несущихся с огромной скоростью солнечных волн, которые иногда называют корональными волнами или солнечными цунами. Они проявляются как волна горячей плазмы, которая, подобно прибою, мчится по поверхности Солнца.

– Мы узнали о существовании солнечных волн вскоре после запуска космической станции SOHO – Solar and Heliospheric Observatory [64] – в 1995 году, – говорит Янг. – Но мы не могли пронаблюдать их движение целиком, потому что у других обсерваторий было слишком малое поле зрения. Теперь же мы можем по-настоящему видеть, как эти волны скользят по диску Солнца, как встречаются с активными регионами и что происходит в результате взаимодействия активного региона и волны.

Янг говорит, это похоже на картину волн на поверхности пруда с выступающими валунами – можно видеть, что случается в момент встречи волны с подобными препятствиями.

Песнелл согласен с Янгом в том, что самая значительная польза от SDO – это возможность вести наблюдения всего Солнца одновременно.

– Мы можем видеть все Солнце сразу и наблюдать, как изначально скромные явления вроде солнечных волн могут перемещаться и порождать другие явления, – говорит он. – Мы отслеживаем эти волны, и, глядя на то, как они двигаются и отражаются от других объектов, мы узнаем больше о нижних слоях солнечной атмосферы, что помогает нам понять происходящее и научиться предсказывать, что может случиться дальше.

SDO помог ученым приблизиться к решению загадки, какая считается самой интересной в современной гелиофизике, – механизма разогрева солнечной короны, благодаря которому корона существенно горячее поверхности Солнца – его фотосферы.

– Если вы встанете рядом с камином, – приводит аналогию Песнелл, – и начнете шагать от него, вы почувствуете, как вам становится холоднее. Но почему-то с Солнцем все совсем не так. За счет чего же корона, сидящая поверх такой вроде бы обычной и скучной звезды, в 200 раз горячее ее самой?

Это как если бы воздух в отдалении от пылающего с треском камина оказался бы горячее самого пламени. И, если корона такая горячая, почему же она не заставляет поверхность самого Солнца нагреваться до близкой температуры?

Несмотря на то что полного понимания этого явления у астрофизиков пока нет, они делают успехи в изучении механизма производства и переноса энергии в корону. Наиболее популярная гипотеза называется гипотезой о нановспышках. Нановспышки обладают в миллиард раз меньшей энергией, чем обычные солнечные вспышки, зато, по словам Песнелла, они происходят на Солнце почти непрерывно.

Приборы на борту запущенной NASA на большую высоту так называемой зондирующей ракеты провели анализ солнечного света в области, обозначенной на этой иллюстрации белой чертой (основой снимка послужила фотография Солнца, полученная Solar Dynamics Observatory). Свет был разложен на составляющие различных длин волн – это можно видеть на исчерченных многочисленными линиями фотографиях спектров справа и слева от диска Солнца, – чтобы выяснить температуру вещества, которое мы наблюдаем на Солнце. Эти спектры дают информацию, помогающую определить, почему атмосфера Солнца намного горячее его поверхности. Фото размещено с любезного разрешения NASA / Европейские университетские информационные системы (EUNIS) / проект SDO

– По сути, это подобные очень маленьким солнечным вспышкам события, которые почти все время происходят вблизи поверхности Солнца, – объясняет он. – И мы считаем, что они играют роль нагревательных элементов.

Эти две сделанные одновременно (декабрь 2015 года), но на разных длинах волн жесткого ультрафиолета фотографии помогают ученым наглядно пронаблюдать отличия в деталях, видимых в определенном диапазоне излучения. На длине волны 171 ангстрем (фото золотистого цвета) мы видим более тонкие нити плазмы, извивающиеся над поверхностью светила, чем на волне 304 ангстрем (фото красного цвета), поскольку в этих волнах мы наблюдаем более холодную плазму, ближе расположенную к поверхности. SDO проводит наблюдения Солнца в различных диапазонах спектра, и каждый из них помогает раскрыть детали, находящиеся под разными температурами и на различной высоте над поверхностью. Источник: проект Solar Dynamics Observatory, NASA

Представьте себе нагревательные элементы, вшитые в ткань электрического одеяла. Точно так же, как один такой элемент не в состоянии разогреть все одеяло, и одна нановспышка не может разогреть всю корону. А действуя совместно, маленькие, но часто повторяющиеся вспышки посылают в пространство достаточно энергии, чтобы разогреть все «одеяло» солнечной атмосферы.

– Чудесно осознавать, что данные SDO помогают нам отыскивать пути решения этого давнего и непростого вопроса, – говорит Песнелл. – Нановспышки вписываются в ту картину, которую мы видим при помощи как обсерватории SDO, так и других спутников, наблюдающих за Солнцем.

Наблюдения обсерватории SDO, кроме того, перевернули все предыдущие представления о том, как гонимые невероятными силами недра Солнца перемещаются от экватора к полюсам и обратно: это движение служит ключом к пониманию физического процесса под названием динамо, который отвечает за возникновение магнитного поля Солнца. Моделирование этой системы лежит в основе улучшения предсказаний солнечных феноменов и интенсивности предстоящего солнечного цикла.

Песнелл утверждает, что главная задача – научиться когда-нибудь предсказывать солнечные бури с большой точностью.