Солнечная корона удивляет учёных своей высокой температурой, значительно превышающей поверхность Солнца. Загадкой остаётся и природа быстро ускоряющегося солнечного ветра. Турбулентное рассеяние, преобразующее энергию в тепло, считалось ключевым процессом, но его точные механизмы в разреженной солнечной плазме долго оставались неизвестными.
Новое исследование, опубликованное в журнале Physical Review X, основано на уникальных данных зонда NASA Parker Solar Probe — первого космического аппарата, который прошёл сквозь корону Солнца. Эти данные позволили впервые непосредственно изучить экстремальные условия солнечной атмосферы и раскрыть механизмы нагрева.
Исследование подтверждает существование так называемого «гелицитного барьера» — эффекта в турбулентной плазме, при котором сильное магнитное поле и асимметрия волн препятствуют дроблению энергии на мелкие вихри. В результате энергия задерживается и превращается в тепло, вызывая интенсивный нагрев частиц.
Ведущий автор исследования, аспирант Лондонского университета Королевы Марии Джек Макинтайр, объясняет, что открытие гелицитного барьера помогает понять, почему протоны в солнечном ветре оказываются горячее электронов. Это также даёт ключ к разгадке многих загадок турбулентности в астрофизике, innovanews.ru.
Учёные выяснили, что барьер активируется при условиях, когда магнитное поле значительно сильнее давления плазмы, а турбулентность формируется преимущественно волнами одного направления. Именно такие условия были зарегистрированы Parker Solar Probe вблизи Солнца, что свидетельствует о широком распространении эффекта.
Научный руководитель Макинтайра, Кристофер Чен, отмечает, что теперь имеются чёткие доказательства работы гелицитного барьера, что существенно продвигает понимание процессов нагрева короны и ускорения солнечного ветра. Это знание позволит улучшить прогнозы космической погоды, что важно для защиты спутников, радиосвязи и энергосетей на Земле.
Открытие имеет значение и для других областей — многие горячие и разреженные плазмы во Вселенной находятся в условиях без столкновений, и понимание гелицитного барьера помогает объяснить, как в таких средах энергия преобразуется в тепло. Кроме того, полученные знания могут быть полезны при разработке термоядерных реакторов, где управление турбулентной плазмой также играет ключевую роль.
Исследование опирается на данные одного космического аппарата, и для окончательных выводов нужны дополнительные измерения, например, от миссии ESA Solar Orbiter. Также учёным предстоит более подробно понять влияние гелицитного барьера на нагрев протонов с помощью дополнительных моделей.
Ранее ИА Кулик рассказал, что умирающий человек проходит через пять ключевых этапов.
