Учёные из США, Бельгии и Норвегии показали, что альфвеновские волны играют большую роль в нагревании солнечной короны.

Тем, что корона Солнца имеет огромную температуру (~10⁶ К), далёкого от гелиофизики человека удивить сложно. Специалистам же известно, что с этим связана одна из сложнейших теоретических проблем: температура нижележащей фотосферы измеряется не сотнями и даже не десятками, а единицами тысяч кельвинов. Явное несоответствие сразу привлекает внимание; причём намного более логичным кажется обратный вариант, в котором «поверхность» Солнца становится горячее, чем внешняя часть его атмосферы.

Чтобы температура корональной плазмы достигала наблюдаемых значений, в корону необходимо постоянно закачивать энергию из фотосферы. Поскольку прямой нагрев здесь недопустим (это было бы нарушением второго закона термодинамики), приток энергии должны обеспечивать какие-то нетепловые процессы, в которых участвуют электромагнитные поля в плазме. Одно из возможных решений проблемы в сороковых годах прошлого века предложил шведский физик Ханнес Альфвен; рассмотренные им поперечные магнитогидродинамические плазменные волны, распространяющиеся вдоль силовых линий магнитного поля, способны переносить энергию с очень малыми потерями.

Эту концепцию считали довольно убедительной, но долгое время она оставалась без экспериментальной поддержки. Лишь в 2007 году учёные зарегистрировали первые альфвеновские волны в солнечной короне, которые к тому же оказались слишком «слабыми» и даже теоретически не могли обеспечить нужное повышение температуры.

Авторам новой работы посчастливилось обнаружить волны гораздо большей амплитуды, достаточной для нагрева короны и ускорения солнечного ветра. Наблюдения короны и переходного слоя между ней и хромосферой, данные которых анализировали гелиофизики, 25 апреля 2010 года выполнила обсерватория SDO. Параметры альфвеновских волн оценивались по воздействию последних на спикулы — струи вещества, движущегося вверх от фотосферы.

Теперь, когда возможность переноса больших объёмов энергии альфеновскими волнами доказана, теоретики могут заняться вопросом о передаче доставленной энергии плазме. Построить адекватную модель такого процесса пока никому не удалось.

Этот зацикленный двухсекундный видеофрагмент позволяет рассмотреть, как под действием альфвеновских волн спикулы начинают «извиваться». Реальные длина и ширина показанного участка примерно равны 43 500 км:

 

 

 

 

 

 

Снимок Солнца, сделанный SDO 25 апреля 2010-го. В рамке находится активная область, которую изучали авторы. (Иллюстрация НАСА / SDO / AIA.)

Движение спикул:

 

 

 

 

Полная версия отчёта опубликована в журнале Nature.

Подготовлено по материалам Physicsworld.Com.