Новые исследования, проведённые Southwest Research Institute (SwRI), подтвердили теоретические модели магнитного пересоединения, разработанные десятилетия назад. Этот процесс высвобождает накопленную магнитную энергию, приводя к солнечным вспышкам, выбросам корональной массы и другим явлениям космической погоды. Данные были получены с помощью зонда NASA Parker Solar Probe (PSP), единственного космического аппарата, пролетевшего через верхние слои атмосферы Солнца.
Что такое магнитное пересоединение?
Магнитное пересоединение происходит, когда линии магнитного поля в плазме разрываются и вновь соединяются в новой конфигурации, высвобождая большое количество накопленной энергии. На Солнце этот выброс энергии часто приводит к солнечной активности, которая может влиять на технологии на Земле — явлению, известному как космическая погода.
Точное моделирование магнитного пересоединения может помочь прогнозировать выбросы корональной массы, солнечные вспышки и другие явления космической погоды, которые могут повлиять на спутники, системы связи и даже электросети на Земле.
Доктор Ритеш Патель, научный сотрудник отдела наук о Солнечной системе в SwRI в Боулдере, Колорадо, и ведущий автор новой статьи, опубликованной в журнале Nature Astronomy, сказал: «Пересоединение происходит в различных пространственных и временных масштабах — в космической плазме от Солнца до магнитосферы Земли, в лабораторных условиях и в космических масштабах».
Исследования в солнечной короне
С конца 1990-х годов мы могли идентифицировать пересоединение в солнечной короне с помощью визуализации и спектроскопии. Обнаружение на месте стало возможным в магнитосфере Земли с запуском таких миссий, как NASA Magnetospheric Multiscale (MMS). Подобные исследования в солнечной короне стали возможны только после запуска зонда NASA Parker Solar Probe в 2018 году.
Подход PSP 6 сентября 2022 года выявил огромное извержение, предоставив возможность впервые детально изучить свойства плазмы и магнитного поля. Используя комбинацию методов визуализации и диагностики на месте, а также дополнительные наблюдения с помощью Solar Orbiter Европейского космического агентства, команда под руководством SwRI подтвердила, что PSP впервые пролетела через область пересоединения в солнечной атмосфере.
«Мы разрабатывали теорию магнитного пересоединения почти 70 лет, поэтому у нас было базовое представление о том, как будут вести себя различные параметры», — сказал Патель. «Измерения и наблюдения, полученные во время сближения, подтвердили модели численного моделирования, существовавшие десятилетиями, в пределах некоторой степени неопределённости. Данные послужат надёжными ограничениями для будущих моделей и помогут понять солнечные измерения PSP за другие периоды времени и события».
Миссия NASA MMS
Миссия NASA MMS, возглавляемая SwRI, дала исследователям представление о том, как происходит пересоединение в околоземной среде в меньшем масштабе. Наблюдения PSP в 2022 году предоставили исследователям недостающий элемент, связывающий пересоединение в масштабе Земли с пересоединением в масштабе Солнца.
«Текущая работа позволяет нам делать открытия в разных масштабах, что позволяет нам увидеть, как передаётся энергия и как ускоряются частицы», — сказал Патель. «Понимание этих процессов на Солнце может помочь лучше прогнозировать солнечную активность и улучшить наше понимание околоземной среды».