Ученые приблизились к разгадке «конвективной головоломки» Солнца

Солнце давно интересовало ученых. Тем не менее, эта ближайшая к Земле звезда также общеизвестно трудна для изучения, оставляя много вопросов без ответа. Теперь у исследователей есть один возможный ответ на давно вызывающий недоумение солнечный феномен, называемый «конвективной головоломкой».

Результаты исследования были опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Работа открывает новое окно в загадочную внутреннюю работу Солнца и могут иметь будущее значение для понимания космической погоды, которая влияет на все, от спутников до электросети.

Солнце имеет несколько отличных друг от друга регионов. Одна из них, конвективная зона, простирается примерно на 200 000 км. (200 мегаметров) и составляет 30% внешней части Солнца. Энергия, генерируемая ядерным синтезом в ядре Солнца, движется наружу к поверхности. Когда она достигает конвективной зоны, энергия заставляет жидкость закручиваться в завихрениях и спиралях, называемых конвективными потоками.

Ученые посчитали, что самый большой из этих водоворотов должен быть примерно того же размера, что и сама конвективная зона, поэтому начали поиск этих так называемых «гигантских ячеек». Однако, несмотря на многолетние поиски, исследователи не смогли наблюдать конвективные потоки такого размера, отсюда и загадка.

«Почему не наблюдаются классические гигантские клетки? И почему и как наблюдения противоречат численным моделям?» , - задавался вопросами Кит Жюльен, профессор Университета Колорадо в Боулдере и заведующий кафедрой прикладной математики, один из соавторов исследования.

Новое исследование Джеффри Васила из Сиднейского университета, Николаса Фитерстоуна из Юго-Западного исследовательского института и Кита Жюльена предполагает, что вращение Солнца более важно, чем думали исследователи ранее. Сильное вращение создает вытянутые конвективные потоки овальной формы, которые на самом деле имеют размер 30 000 км. (30 мегаметров), а не 200 000 км.

Они сделали это теоретическое предсказание, опираясь на мультидисциплинарные уравнения и теории, используемые в областях физики, математики, метеорологии и океанографии.

«По сути, гигантских клеток нет. Эта давняя вера или охота на них, возможно, были отвлекающим маневром. Вращение дает другую структуру потока жидкости, максимальную в этих масштабах 30 мегаметров», - сказал Жюльен.

Эти открытия важны, потому что они предлагают решение научной проблемы, существовавшей десятилетиями, сказал Жюльен. Но помимо этого, изучение солнечной конвективной зоны может помочь ученым лучше понять магнитное поле Солнца - явление, называемое глобальным солнечным динамо.

«Глобальное динамо-магнитное поле Солнца отвечает за космическую погоду, и это действительно большое дело. Мы не сможем много говорить о космической погоде, не понимая, как работает динамо», - сказал Жюльен.

Магнитное поле Солнца представляет особый интерес для исследователей, правительств и компаний, поскольку оно влияет на сопротивление спутников и МКС. Это также может нанести катастрофический ущерб. Магнитные поля Солнца появляются на его поверхности в виде солнечных пятен, которые иногда извергаются и выбрасывают на Землю радиоактивную плазму.

«Глобальное магнитное поле динамо-машины отвечает за космическую погоду, и это действительно большое дело». - Кейт Жюльен

«Большое солнечное событие может легко уничтожить 10 триллионов долларов глобальной инфраструктуры за считанные дни. И у нас было бы всего несколько часов, чтобы что-то с этим сделать. По сравнению с этим пандемия, которая сейчас мертвой хваткой охватывает земной шар, может выглядеть незначительной. Большое солнечное событие может означать отсутствие связи или электричества во всем мире. Это огромный риск, и почти никто об этом не знает», - сказал Василь.

Эти результаты не дают прямого ответа на вопросы ученых о магнитном поле Солнца, но они являются важным шагом на пути к пониманию глобального солнечного динамо, на котором могут опираться другие исследователи.

В ближайшем будущем эти результаты станут новым ограничением для исследователей, занимающихся численным моделированием Солнца, которые теперь могут лучше понять проблемы моделирования вращения.

Исследователи надеются, что они или другие ученые смогут подтвердить свои предсказания математически и в конечном итоге действительно наблюдать конвективные потоки на Солнце.

«Солнце дает жизнь, но у него также есть много диковинок. Наша Вселенная состоит из звезд, и мы знаем, что звезды также связаны с планетными системами, поэтому понимание нашей ближайшей планетной системы и нашей ближайшей звезды очень важно с общей научной точки зрения», - сказал Жюльен.

Ранее Курсор писал, что физики впервые получили точные измерения электрического поля Солнца. Группа физиков из Университета Айовы провели исследование, в результате которого им удалось получить первые точные измерения электрического поля Солнца.

Курсор сообщал, что китайское «искусственное солнце» установило мировой рекорд термоядерного синтеза. Токамак (тороидальная камера с магнитными катушками) — тороидальная установка для магнитного удержания плазмы с целью достижения условий, необходимых для протекания управляемого термоядерного синтеза.

В Китае запустили термоядерное «искусственное солнце». На юго-западе Китая в городе Чэнду состоялся запуск термоядерного устройства нового поколения HL-2M, которое специалисты назвали «искусственным солнцем».

Курсор также писал, что ученые обнаружили источник опасных частиц на Солнце. Сильные потоки солнечных частиц могут нарушать работу спутников и электронную инфраструктуру на Земле.

Ученые выяснили, насколько горячее солнце. Даже в самый жаркий летний день мы не можем представить, насколько жарко на самом деле солнце.

Ранее Курсор писал, что ученые разработали новый детектор для наблюдения за Солнцем. Ученые разработали прототип нового детектора солнечных частиц, который способен улавливать протоны и электроны с кинетическими энергиями 10-100 МэВ и 1-10 МэВ соответственно.

Китай отправит в космос миссию для исследования Солнца. Спутник, оснащенный различными приборами для сбора данных, планируют запустить уже в следующем году.

Астрономы смогли изучить возникновение и действие нановспышек. Небольшие, но очень яркие петли были зафиксированы непосредственно на границе солнечной короны.

Напомним, Курсор сообщал о том, что озвучена вероятность внезапного взрыва Солнца.