Новые детали о магнитных полях Солнца
Изображения, полученные зондом NASA Parker Solar Probe, когда аппарат в декабре 2024 года приблизился к Солнцу на рекордно малое расстояние, позволили узнать новые подробности о том, как солнечные магнитные поля, ответственные за космическую погоду, покидают Солнце — и как иногда они этого не делают.
Сравнение с поведением малыша
Подобно малышу, у Солнца случаются срывы, которые нарушают спокойствие. Вместо того чтобы устроить истерику, Солнце выбрасывает намагниченный материал и опасные частицы с высокой энергией, которые влияют на космическую погоду, путешествуя по Солнечной системе. Эти выбросы могут влиять на нашу повседневную жизнь: от сбоев в работе технологий, таких как GPS, до перебоев в электроснабжении. Они также могут представлять опасность для астронавтов и космических аппаратов.
Понимание того, как происходят эти солнечные выбросы, называемые выбросами корональной массы (CME), и куда они направляются, необходимо для прогнозирования их воздействия на Землю, Луну и Марс.
Важные открытия
Изображения, сделанные зондом Parker Solar Probe в декабре 2024 года и опубликованные в четверг в журнале Astrophysical Journal Letters, показали, что не весь магнитный материал в CME покидает Солнце — часть возвращается обратно, изменяя форму солнечной атмосферы. Эти открытия имеют далеко идущие последствия для понимания того, как выбросы магнитных полей, вызванные CME, влияют не только на планеты, но и на само Солнце.
«Эти захватывающие изображения — одни из самых близких к Солнцу, и они расширяют наши знания о ближайшей звезде», — сказал Джо Уэстлейк, директор отдела гелиофизики в штаб-квартире NASA в Вашингтоне. «Полученные нами данные являются важной частью понимания и прогнозирования движения космической погоды по Солнечной системе, особенно для планирования миссий, обеспечивающих безопасность наших астронавтов Artemis, путешествующих за пределы защитного щита нашей атмосферы».
Детальный взгляд на солнечную атмосферу
24 декабря 2024 года зонд Parker Solar Probe прошёл через атмосферу Солнца на расстоянии всего 3,8 миллиона миль от солнечной поверхности. Широкоугольный формирователь изображений для солнечного зонда (WISPR) наблюдал за извержением CME из Солнца. Вслед за CME были замечены вытянутые сгустки солнечного материала, падающие обратно к Солнцу.
Этот тип явления, называемый «притоками», ранее наблюдался на расстоянии другими миссиями NASA, включая SOHO (Solar and Heliospheric Observatory, совместная миссия с Европейским космическим агентством) и STEREO (Solar Terrestrial Relations Observatory). Но экстремально близкий обзор Parker Solar Probe из солнечной атмосферы раскрывает детали материала, падающего обратно к Солнцу, в масштабах, которых ранее не было видно.
«Мы и раньше замечали намёки на то, что материал может таким образом возвращаться на Солнце, но видеть это с такой ясностью — потрясающе», — сказал Нур Равафи, научный сотрудник проекта Parker Solar Probe в Лаборатории прикладной физики Джонса Хопкинса, которая разработала, построила и управляет космическим аппаратом в Лорел, штат Мэриленд. «Это действительно увлекательный и открывающий глаза взгляд на то, как Солнце непрерывно перерабатывает свои корональные магнитные поля и материал».
Точные измерения процесса притока
Впервые изображения с высоким разрешением, полученные зондом Parker Solar Probe, позволили учёным провести точные измерения процесса притока, такие как скорость и размер сгустков материала, втягиваемых обратно на Солнце. Эти ранее скрытые детали предоставляют учёным новые сведения о физических механизмах, которые перестраивают солнечную атмосферу.
Магнитное пересоединение
Выбросы корональной массы часто запускаются закрученными линиями магнитного поля, которые взрывно разрываются и перестраиваются в процессе, называемом магнитным пересоединением. Этот магнитный взрыв выбрасывает поток заряженных частиц и магнитных полей — CME.
По мере того как CME движется от Солнца, она расширяется, в некоторых случаях вызывая разрыв близлежащих магнитных линий поля, подобно нитям старой ткани, натянутой слишком сильно. Разрыв быстро заживает, создавая отдельные магнитные петли. Некоторые петли удаляются от Солнца, а другие возвращаются обратно, формируя притоки.
«Оказывается, часть магнитного поля, высвобождаемого с CME, не уходит, как мы ожидали, — сказал Ангелос Вурлидас, научный сотрудник проекта WISPR и исследователь в Лаборатории прикладной физики Джонса Хопкинса. — На самом деле она задерживается на некоторое время и в конце концов возвращается на Солнце для переработки, изменяя солнечную атмосферу едва заметным образом».
Важный результат магнитной переработки
Важным результатом этой магнитной переработки является то, что, когда притоки сокращаются обратно на Солнце, они затягивают с собой сгустки близлежащего солнечного материала и в конечном итоге влияют на магнитные поля, кружащиеся внизу. Это взаимодействие перестраивает солнечный магнитный ландшафт, потенциально изменяя траектории последующих CME, которые могут возникнуть в этом регионе.
«Магнитная переконфигурация, вызванная притоками, может быть достаточной, чтобы направить вторичную CME на несколько градусов в другом направлении», — сказал Вурлидас. «Это может быть разницей между столкновением CME с Марсом и пролётом мимо планеты без каких-либо последствий или с минимальными эффектами».
Улучшение моделей космической погоды
Учёные используют новые данные для улучшения своих моделей космической погоды и сложной магнитной среды Солнца. В конечном итоге эта работа может помочь учёным лучше прогнозировать воздействие космической погоды по всей Солнечной системе на более длительных временных масштабах, чем это возможно в настоящее время.
«В конце концов, с помощью всё большего и большего количества пролётов мимо Солнца, зонд Parker Solar Probe поможет нам продолжать создавать общую картину магнитных полей Солнца и того, как они могут повлиять на нас», — сказал Равафи. «И когда Солнце перейдёт от солнечного максимума к минимуму, сцены, которые мы увидим, могут быть ещё более драматичными».
Предоставлено NASA