У прориві, який може переписати наше розуміння Сонця і його впливу на космічне середовище, зонд NASA «Паркер» надав переконливі докази існування раніше гіпотетичного явища – «спірального бар’єру». Це відкриття обіцяє зробити революцію в нашому розумінні нагрівання сонячної корони і формування сонячного вітру, розкриваючи тонкощі енергетичних процесів, що розгортаються поблизу нашої зірки.
Загадка розпеченої корони і швидкий Сонячний вітер
Вчених століттями спантеличувала дивовижна аномалія: зовнішня атмосфера Сонця, звана короною, демонструє температури, значно перевищують температуру його поверхні. Більш того, сонячний вітер, безперервний потік заряджених частинок і магнітних полів, що викидається сонцем, досягає неймовірних швидкостей в міру віддалення від нього в космос. Довгий час вважалося, що ці феномени пов’язані з турбулентною дисипацією – процесом перетворення механічної енергії в тепло. Однак в безпосередній близькості від сонця середовище являє собою практично необмежену область, що робить вивчення процесу передачі енергії вкрай складним.
Зонд «Паркер» — Ключ до сонячних схованок
Зонд «Паркер», справжній рекордсмен зі зближення з Сонцем, став переломним моментом у вирішенні цього завдання. Завдяки унікальній можливості проникати в сонячну атмосферу і безпосередньо спостерігати процеси, що відбуваються поблизу зірки, «Паркер» надав безпрецедентний обсяг даних. Це дозволило вченим зазирнути в ті області, які раніше залишалися недоступними для вивчення, відкриваючи нові горизонти розуміння фізики Сонця.
«Спіральний Бар’єр – — Перегляд Енергетичних Процесів
Результати роботи вчених підтвердили існування «спірального бар’єру» — явища, яке радикально змінює уявлення про те, як відбувається розсіювання енергії турбулентністю. Цей бар’єр перешкоджає передачі енергії в малих масштабах, змінюючи спосіб придушення коливань плазми і, в кінцевому рахунку, впливає на процес нагрівання навколишнього середовища. Уявіть собі гірський хребет, що перекриває шлях гірським потокам:» спіральний бар’єр » виконує схожу функцію, обмежуючи передачу енергії в певних масштабах.
Слова провідного автора, Джека Макінтайра:
«Це справді захоплюючий результат. Підтвердження наявності «бар’єру спіральності» дозволяє пояснити деякі незрозумілі раніше властивості сонячного вітру, включаючи аномально високу температуру протонів в порівнянні з електронами. Поліпшення нашого розуміння турбулентної дисипації може мати далекосяжні наслідки для інших систем в астрофізиці.»
Умови Виникнення «Спірального Бар’єру»
Дослідницька група також виявила конкретні умови, необхідні для формування цього бар’єру. Вони виявили, що» спіральний бар’єр » повністю проявляється, коли напруженість магнітного поля перевищує тиск плазми. Цей ефект посилюється зі збільшенням дисбалансу між плазмовими хвилями, що поширюються в протилежних напрямках і складають турбулентність. Важливо відзначити, що ці умови часто спостерігаються в сонячному вітрі в безпосередній близькості від сонця – саме в тих областях, які зараз активно досліджується зондом «Паркер». Це означає, що» спіральний бар’єр » повинен бути досить поширеним явищем.
Розгадка Багаторічних Питань
Доктор Крістофер Чен, фахівець з фізики космічної плазми і науковий керівник Макінтайра, підкреслив важливість відкриття: «ця публікація надає незаперечні докази існування «спірального бар’єру», який відповідає на давні питання про нагрівання сонячної корони і прискорення сонячного вітру, такі як температурні характеристики і мінливість різних потоків сонячного вітру. Ми отримуємо більш глибоке розуміння фундаментальної фізики турбулентної дисипації, зв’язку між дрібними фізичними процесами та глобальними властивостями геліосфери, що дозволяє нам робити більш точні прогнози космічної погоди.»
Вплив на астрофізику поза Сонячною системою
Значення цього відкриття виходить далеко за рамки нашої власної зірки. Багато видів гарячої плазми у Всесвіті, що стикаються з подібними умовами, піддаються подібним процесам. Розуміння того, як енергія розсіюється в тепло в цих середовищах, має величезне значення для астрофізики. Безпосереднє спостереження за» спіральним бар’єром » у сонячному вітрі забезпечує унікальну лабораторію для вивчення цих складних процесів. Це як заглянути в мікроскоп, щоб розглянути структуру Всесвіту, використовуючи Сонце як зразок.
Посилання:“Data on the Spiral Barrier from Turbulence Transition Range Measurements in the Solar Wind” J. R. McIntyre, C. H. K. Chen, J. Squire, R. Miranda, and P. A. Simon, July 2025, Physical Review X.
DOI:10.1103/PhysRevX.15.031008
Фінансування:Engineering and Physical Sciences Research Council, The Royal Society, UKRI
