Раскрыта тайна "отопления" солнечной короны
На фотографиях поверхности Солнца, полученных с помощью Шведского солнечного телескопа (Swedish 1-meter Solar Telescope -
SST), который находится на испанском острове Ла-Пальма (Канарские острова), впервые удалось разглядеть следы так называемых альвеновских волн, ответственных за разогрев солнечной короны. Это открытие, которому способствовали исключительно удачные условия наблюдений и мощь крупнейшего европейского оптического солнечного телескопа (с метровой апертурой и адаптивной оптикой), поможет разрешить давнюю загадку и объяснить, каким образом солнечная атмосфера способна нагреваться до миллионов градусов, тогда как температура поверхности нашего светила (его фотосферы) не превышает 6000 кельвинов. Соответствующая статья
опубликована 20 марта 2009 г. в журнале
Science.
Как известно, термоядерные реакции превращения водорода в гелий, являющиеся основным источником солнечной радиации, протекают в самой центральной части Солнца - в его ядре (диаметр которого составляет примерно 300 тысяч километров, это менее четверти диаметра всего Солнца). Температура в центре ядра превышает 14 миллионов градусов. Логично ожидать, что по мере удаления от ядра температура будет планомерно снижаться (поскольку второй закон термодинамики запрещает передачу тепла от менее нагретого тела более нагретому). Для внутренностей Солнца, по всей видимости, это справедливо, но в случае с солнечной короной все уже не так. Наблюдаемый дополнительный разогрев внешней части солнечной атмосферы может быть объяснен лишь за счет каких-то нетепловых явлений. К числу самых популярных объяснений принадлежит механизм высвобождения энергии путем
пересоединения магнитных силовых линий (в форме солнечных вспышек различной интенсивности) и механизм волнового нагрева, который предложил в 1940-х годах шведский физик
Ханнес Альфвен (1908-1995), получивший в 1970 году за свои исследования в области магнитогидродинамики Нобелевскую премию по физике. Речь идет о так называемых
альвеновских (или альфвеновских) волнах (Alfvén wave), имеющих магнитогидродинамическую природу и распространяющихся в магнитном поле в плазме.
Долгое время подобный механизм нагрева оставался всего лишь авторитетной гипотезой, но в 2007 году появились сообщения о том, что альвеновские волны в солнечной плазме наконец-то найдены (группой Стива Томчика (Steve Tomczyk) из американского Национального центра атмосферных исследований в Боулдере). Однако энергетика обнаруженных волн оказалась недостаточной для наблюдаемого разогрева короны, да к тому же сомнительной оставалась их природа - чисто магнитная или же магнитозвуковая? Некоторые исследователи (например Том Ван Дорсселаре (Tom Van Doorsselaere) из британского Университета Уорика и его коллеги) и вовсе подвергли критике экспериментальное подтверждение гипотезы Альфвена группой Томчика, объявив, что на самом деле ими был обнаружен совершенно
иной тип волн, которые нельзя называть альвеновскими.
И вот теперь группа британских и американских ученых из Королевского университета (
Queen's University) в Белфасте (Северная Ирландия), Университета Шеффилда (University of Sheffield) и Университета штата Калифорния в Нортридже (California State University Northridge), изучавшая поведение ярких пятен в солнечной атмосфере, сообщила наконец об обнаружении колебаний амплитудой 2,6 километра в секунду, исключивших присутствие магнитозвуковой составляющей. Согласно их выкладкам, энергетика этих волн вполне достаточна для наблюдаемого нагрева солнечной короны.
Ведущий автор публикации - специалист по физике Солнца Дэвид Джесс (David B. Jess) из Астрофизического центра Королевского университета -
пояснил, что речь идет о наблюдениях ярких областей внутри солнечных пятен с небывалым разрешением, эквивалентным приближению к Солнцу до расстояния в 40 километров. Области охватывают приблизительно 430 тысяч квадратных километров (что почти вдвое превышает размер всего Соединенного Королевства, но исчезающе мало по сравнению со всей поверхностью Солнца). Солнечные пятна (температура которых понижена примерно на 1500 К по сравнению с окружающими участками фотосферы) распространяются по поверхности Солнца в основном во время активных фаз 11-летних солнечных циклов. С ними связаны самые мощные магнитные поля. А каждое яркое "пятнышко" представляет собой место, где сгущаются линии магнитного поля, вдоль которых и распространяются альвеновские волны. Необходимо пояснить, что волны, имеющие магнитогидродинамическую природу, делятся на магнитозвуковые (они продольные, как и все звуковые волны) и поперечные - собственно, альвеновские (в узком смысле этого термина), распространяющиеся на большие расстояния практически без потерь (т.е. диссипации). Исследователи с помощью Шведского солнечного телескопа наблюдали именно этот второй тип волн, подтверждением чего служит их вращение (регистрируемое по доплеровскому сдвигу). Скорость распространения данных волн (свыше 20 километров в секунду) в два раза превышала скорость звука, распространяющегося через поверхностные слои Солнца, и их энергия в конечном счете благополучно вливалась в разреженные внешние слои солнечной атмосферы, разогревая их и создавая видимость ярких пятен.
25.10.2009, 18:42
Раскрыта тайна"отопления" солнечной короны...
Похожие темы
