Гигантская торнадо-подобная структура диаметром большим, чем ширина Соединенных Штатов была обнаружена в верхней области атмосферы Солнца — в короне. Первооткрыватели говорят, что такие смерчи могут обеспечить механизм передачи энергии на Солнце, и объяснить давнюю тайну: почему корона Солнца разительно горячее, чем его поверхность.
— область ионизированного газа, которая простирается на миллионы километров от поверхности Солнца в космос. Физикам известно уже более полувека, что она имеет температуру в несколько миллионов Кельвин, в то время как поверхность Солнца является относительно холодной — всего 6000 К. Эту удивительную особенность Солнца проверили астрофизики, которые уже непосредственно наблюдают механизм, посредством которого нагревается корона.
Ныне появились новые возможности для наблюдения Солнца и процессов, связанных с передачей энергии между солнечными слоями, в связи с запуском в 2007 году обсерватории солнечной динамики НАСА (SDO - Solar Dynamics Observatory). Данные одного из научных инструментов SDO, называемого Atmospheric Imaging Assembly (AIA), были проанализированы в недавней работе группы исследователей из Университета Осло в Норвегии во главе с астрофизиком Свеном Ведемейер-Бемом (Sven Wedemeyer-Böhm).
Скоростной смерч
Группа Ведемейер-Бема нашла в данных AIA доказательство завихрений газа в короне, которые похожи на торнадо или смерчи — твистеры. Твистеры имеют диаметр от 1500 до 5500 км, некоторые в форме колец, в то время как у других имеются спиральные рукава. Каждое торнадо-событие продолжалось в течение нескольких минут, во время которых коронарные газы с температурой около миллиона Кельвин, вращаются со скоростью более 10000 км / час.
Более ранние исследования показали, что поверхность Солнца также покрыта вихревыми потоками газа за счет тепловой неустойчивости в нижележащих слоях. Исследователи группы Ведемейер-Бема считают, что солнечные торнадо связаны с этими поверхностными вихрями магнитным полем Солнца. Идея в том, что магнитный поток, выходящий из недр Солнца вызывает кручение, проходя через солнечную поверхность, что приводит к образованию торнадо в вышележащих слоях.
В статье в
Nature
на этой неделе (
), исследователи описывают, как они определили 14 супер-торнадо и они оценивают, что более 10000 из них существуют одновременно в намагниченных областях Солнца. Верхние границы отдельных торнадо были замечены на разных высотах в короне, но длина каждого торнадо должно быть не менее 2000 км - типичное расстояние между короной и поверхностью Солнца.
Подпитка короны
Объединив свои наблюдения с результатами численного моделирования внешних слоев Солнца, исследователи предположили, что эти магнитные торнадо могут обеспечить механизм передачи тепла короне. «Торнадо, как мы видим, простирается от поверхности через хромосферу в корону. Это действительно колоссальное явление в хромосфере, но высвобождает оно энергию высоко в короне», рассказал Ведемейер-Бем для
physicsworld.com
. Он признает, однако, что торнадо, вероятно, не учитывают всей передачи энергии. «Скорее всего, торнадо не учитывают всю необходимую энергию, но, вероятно, все же значительную ее часть».
Действительно, независимая группа
по данным того же инструмента AIA, в которой также представлен потенциальный механизм передачи тепла в короне. Это группа под руководством Скотта Макинтоша (Scott McIntosh) из Национального центра атмосферных исследований в Боулдере, штат Колорадо. Они обнаружили в короне обилие так называемых
. Эти волны, предсказанные шведским лауреатом Нобелевской премии Ханнесом Альфвеном, были обнаружены в скоротечных струях газа в короне, известные как
, которые значительно тоньше, чем торнадо, выявленные в этой последней работе.
Макинтош считает, что вновь выявленные торнадо могут представлять собой крупномасштабные проявления Альфвеновских волн. «То, что сообщается в этой статье, является одной из форм этого Альфвеновского движения, но в большем масштабе когерентности».
Больше твистеров
Заглядывая в будущее, Ведемейер-Бем говорит, что его группа попытается подсчитать количество теплоты, нагревающее корону и приходящее от этих торнадо, анализируя еще больший объем данных от AIA и совершенствуя численные модели.
Петр Карджил (Peter Cargill), специалист по физике космоса и атмосферы из Имперского колледжа в Лондоне, находится под впечатлением от самой области исследований. «Главное, чем я впечатлен, так это то, как много информации поступает из анализа солнечной атмосферы с использованием данных от всевозможных различных слоев и как численные модели помогают интерпретировать данные».
Карджил считает, однако, что есть еще много нерешенных вопросов, касающихся передачи энергии между короной и поверхностью Солнца. «Вы можете спросить, существуют ли эти торнадо на различных масштабах, каково распределение энергии в них, и подобные вопросы для волн, спикул и т. д.».
Об авторе
Джеймс Дэйси (James Dacey), мультимедийный редактор проектов
Physics World