2378
Новий аналіз, описаний у матеріалі Universe Today, пропонує інше бачення загадкових сонячних спікул — тонких струменів плазми, які з шаленою швидкістю вистрілюють із нижніх шарів атмосфери Сонця. Замість окремих «плазмових трубок» вони можуть бути оптичною ілюзією, що виникає через складені у тривимірні «завіси» магнітної плазми.
Спікули — це схожі на шипи гейзери плазми, які злітають у сонячну атмосферу зі швидкістю десятки кілометрів на секунду й за кілька хвилин знову осідають. Уздовж видимого краю Сонця їх можуть бути десятки тисяч, а по всій поверхні — мільйони. Довгий час їх уявляли як окремі мініатюрні плазмові торнадо. Нова робота ставить цю картину під сумнів.
Замість «списів» — хвилясті завіси плазми
Автори дослідження припускають, що спікули — це не циліндричні струмені, а частини великої, зморшкуватої магнітної «штори» в атмосфері Сонця. Ми бачимо їх у двовимірній проєкції: коли телескоп дивиться на край диска, численні складки цієї завіси накладаються одна на одну й створюють ілюзію окремих, начебто обертових струменів.
На відміну від багатьох нещодавніх робіт про спікули, які спиралися на нові дані від Solar Orbiter чи Parker Solar Probe, цей результат отримано з комп’ютерного моделювання. Команда використала код Pencil Code, щоб змоделювати магнітогідродинаміку — поведінку намагніченої плазми — від конвективної зони під поверхнею Сонця до нижньої корони.
Модель показала, що гранули плазми під фотосферою буквально «вибивають» атмосферу, як удари по барабану. Ці удари запускають угору хвилі — магнітогідродинамічні, які йдуть уздовж ліній магнітного поля. У міру підйому газ стає розрідженішим, хвилі розростаються в гігантські ударні фронти. Коли вони «ламаються», то викидають частину атмосфери вгору, формуючи величезні плазмові «завіси» завтовшки тисячі кілометрів.
Зверху ці структури виглядають як лист плазми, складений «гармошкою». Але якщо дивитися збоку, з боку краю Сонця, інтеграція всіх цих складок у лінію зору робить їх схожими на окремі спікули. Їхні видимі «обертання» можна пояснити тим, як завіса коливається, згинається й скручується з часом.
Коротке відео з місії Hinode, яке демонструє спікули на Сонці, доступне на каналі обсерваторії в YouTube; воно добре ілюструє ті самі структури, які команда намагалась відтворити в моделі.
Перевірка моделлю й супутниковими спостереженнями
Щоб перевірити, чи відповідає симуляція реальності, дослідники змоделювали, як ці плазмові завіси виглядали б для космічних телескопів. Потім вони порівняли результати з даними двох місій — спектрографа IRIS та супутника Hinode, запущених у 2013 та 2006 роках.
Обидва апарати раніше фіксували дивні рухи спікул, які було важко пояснити моделлю окремих «трубок». Коли ж ці спостереження зіставили з результатами моделювання, виявилося, що складні, вигнуті траєкторії добре узгоджуються з поведінкою зморшкуватої, закрученої завіси плазми. Вертикальні «соломинки» спікул можуть бути лише проєкцією зім’ятої штори.
Гігантські плазмові вихори CoSCo
Ще один результат моделювання — виявлення зовсім іншого явища, схожого на спікули лише частково. За допомогою автоматичних алгоритмів пошуку вихорів команда знайшла в моделі гігантські колони обертової плазми, які простягаються аж до корони. На відміну від спікул, це справжні «вихрові труби» сотень кілометрів завширшки, що обертаються зі швидкістю до 20 км/с.
Їх назвали корональними вихровими каналами (Coronal Swirling Conduits, CoSCos). Модель показує два основні механізми їхнього утворення. Перший пов’язаний із «зламом» і розривом магнітних ліній у сонячній атмосфері — процесом, який давно вважають одним із головних кандидатів на пояснення аномально високої температури корони.
Другий шлях виникнення CoSCo пов’язаний із краями спікулярних завіс. Ці завіси значно щільніші за навколишню розріджену корону, тож уздовж їхніх меж виникають великі перепади тиску й густини. Це породжує бароклінічну вихровість — механізм, подібний до того, як на Землі взаємодія морських бризів із теплим повітрям із суші може запускати складні погодні системи.
Зв’язок із нагріванням корони
За моделлю, коли спікулярні завіси втрачають енергію й починають опускатися, гігантські плазмові торнадо CoSCo буквально «підхоплюють» їх і знову затягують у корону. Так спікулярні штори можуть брати участь у розв’язанні проблеми коронального нагріву: CoSCo піднімають плазму з нижніх шарів атмосфери, живлять сонячний вітер і постачають енергію, що нагріває корону.
Поки що це теоретичний сценарій, отриманий із моделювання. Однак спостереження обертових груп спікул за даними Hinode та IRIS вказують на області, де такі гігантські плазмові вихори можуть існувати й переносити енергію вгору. Дослідники наголошують, що процеси в короні досі вивчені не повністю, і майбутні високоточні спостереження Сонця мають допомогти перевірити ці ідеї та уточнити роль спікул і CoSCo в енергетиці сонячної атмосфери.
Моделювання показало справжню природу обертових струменів Сонця з’явилася спочатку на Цікавості.
