Прогнозирование магнитных бурь: как российские ученые обнаружили новый метод
Фото: Shutterstock.
Российские ученые из Сколковского института науки и технологий вместе с коллегами из Грацского университета, обсерватории Кансельхоэ и Колумбийского университета, сосредоточились на одной из ключевых загадок Солнца: как корональные дыры выбрасывают в космос потоки быстрого солнечного ветра, распространяющегося на сверхзвуковые скорости по всей гелиосфере (околосолнечному пространству).
Этот метод может позволить предсказывать магнитные бури не за часы, а за несколько дней. О деталях исследования KP.RU рассказала астрофизик Татьяна Подлащичкова, кандидат технических наук, директор Центра системного проектирования Сколтеха.
Черные корональные дыры
В настоящее время — максимум солнечной активности. Мы часто слышим о вспышках на Солнце, но именно корональные выбросы массы или высокоскоростные потоки солнечного ветра от корональных дыр вызывают магнитные бури на Земле. По сути, это взрыв на Солнце, который сопровождается выбросами плазмы.
Плазма, выброшенная с Солнца, устремляется в сторону Земли и вызывает возмущения её магнитного поля. Но есть интересная физическая тонкость. Плазма — это ионизированное вещество, а значит, оно электрически заряжено. И все, кто хоть немного помнит школьный курс физики, знают: заряженные частицы не могут просто так покинуть область с сильным магнитным полем — они движутся вдоль его силовых линий и, казалось бы, должны быть «заперты» вблизи Солнца. Однако, тем не менее, плазма всё же утекает в межпланетное пространство. Как такое возможно?
Это происходит потому, что в некоторых областях солнечной короны сильные линии магнитного поля становятся открытыми — они не замыкаются обратно на Солнце, а «раскрываются» наружу. Эти участки называются корональными дырами. В ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах они выглядят темными, поскольку в них плазма более разряжена. Именно через них солнечный ветер — поток заряженных частиц — уходит в гелиосферу. При этом плазма уносит с собой и магнитные линии Солнца, словно «вмороженные» в поток.
Когда эти магнитные структуры сталкиваются с магнитным полем Земли, начинаются геомагнитные бури.
Сейчас мы являемся свидетелями весьма динамичного срока. Мы изучили Солнце исключительно дистанционными методами и сохранили каждый его аспект с 2018 года, когда зонд Parker Solar Probe начал регулярные полеты через солнечную корону. Это практически «приближаемся» к нашей звезде.
Мы уже завоевали качественный скачок к глубокому пониманию солнечных процессов. И что важно — нам не пришлось пересмартировать фундаментальные основы физики Солнца. Мы просто научились гораздо точнее применять существующие теории. Управлять процессами в космосе мы не можем, но можем принимать меры предосторожности, чтобы смягчить последствия. Разумеется, остаются нерешенные вопросы, но это перспективные направления будущих исследований — чтобы ещё лучше понимать, как работает наша звезда и жить в гармонии с её бурным характером, — говорит Татьяна Подлащичкова.
Вопрос-репортаж
А что, если Солнце светит не за счет термоядерных реакций?
Иногда в псевдонаучных источниках появляются теории, что Солнце может светить не за счет термоядерных реакций, а благодаря другим, менее понятным процессам — темной материи, черной нейтрино или даже черной дыре. Есть ли хоть какая-то реальная основа для подобных гипотез?
— Мы точно знаем, что Солнце светит благодаря термоядерным реакциям в его недрах, где водород превращается в гелий, высвобождая огромное количество энергии, — говорит Татьяна Подлащичкова. — Однако в псевдонаучной прессе порой обсуждаются альтернативные гипотезы, таких теорий нет научных подтверждений. Более того, человечество стремится научиться контролировать реакции термоядерного синтеза, что может привести к созданию источников дешевой и чистой энергии на Земле.
На протяжении столетий мы изучали Солнце исключительно дистанционными методами, но человечество смогло приблизиться к нему в буквальном смысле: в 2018 году зонд Parker Solar Probe начал регулярные полеты через солнечную корону, фактически «прибиваясь» к нашей звезде.
Мы уже совершили качественный скачок в понимании солнечных процессов. И что важно — нам не пришлось пересмартировать фундаментальные основы физики Солнца. Мы просто научились гораздо точнее применять существующие теории. Управлять процессами в космосе мы не можем, но можем принимать меры предосторожности, чтобы смягчить последствия. Разумеется, остаются нерешенные вопросы, но это перспективные направления будущих исследований — чтобы ещё лучше понимать, как работает наша звезда и жить в гармонии с её бурным характером.
