Разгадана е мистерията на слънчевия дъжд: плазменият порой, който пада за минути

На Слънцето има истински валежи, но не и вода: Те са нажежени плазмени токове, които се спускат, водени от магнитното поле. Това явление, известно като слънчев дъжд, озадачаваше изследователите от години поради бързината си по време на изригвания.

Екип от Университета на Хавай е подредил пъзела с работа, публикувана в Астрофизичният вестник, където Те показват, че химичният състав на слънчевата корона не остава фиксиран., и този детайл напълно променя темпото на охлаждане и кондензация на плазмата.

Какво е слънчев дъжд и защо е изненадващо

За разлика от земния дъжд, слънчевият вариант се случва в короната, най-външният и много горещ слой от слънчевата атмосфера, където малки области от плазмата се охлаждат рязко, увеличават плътността си и падат в по-долните слоеве с висока скорост. Озадачаващото беше, че вместо да отделяте часове както е предсказано от класическите модели, Плазмени „капчици“ се появяват в рамките на минути по време на изригвания.

Наблюдения със слънчеви сонди и телескопи потвърдиха това ускорено поведение, но изчисленията не го възпроизведоха. Причината, обясняват сега авторите, Това е, че от самото начало се е приемало, че е хомогенно и непроменливо в сместа си от елементи, опростяване, което си е дало своето отражение при симулирането на реалността.

Липсващото парче: корона с променяща се химия

Ключовият пробив идва в това да се позволи на изобилието от елементи варира в пространството и времето в рамките на симулациитеЧрез въвеждане на промени в съотношението на елементите на ниска първа йонизационна енергия —като желязо или силиций—, Моделът разкрива, че тези области действат като изключително ефективни радиатори. когато са концентрирани на върха на короналните бримки.

Този локален излишък на тежки елементи улеснява много по-бързата загуба на енергия чрез радиация, отколкото се очакваше, което кара плазмата да се охлади и кондензира внезапно. Според екипа, ръководен от Люк Фушими Бенавиц Заедно с Джефри У. Рийп, регулирането на короналната химия беше „превключвателят“, който позволи на симулацията да възпроизведе това, което се вижда в телескопите.

Стъпка по стъпка: от светкавица до плазмена каскада

Всичко започва с изригване, което импулсивно нагрява хромосферата., слоят, разположен под короната. Тази топлина задвижва така нареченото хромосферно изпарениеПлътният материал се издига и запълва магнитните бримки на короната с плазма, по-близка по състав до този на фотосферата.

Веднъж стигнали до върха, потокът концентрира елементи като желязо и силиций в най-високата точка на контураТова натрупване, поради големия си капацитет да излъчва енергия, предизвиква много локализирано охлаждане. Налягането пада, близката среда осигурява повече плазма, Плътността се увеличава и се задейства термична нестабилност, което ускорява процеса.Материалът кондензира и короналните дъждове започват в рамките на минути.

Тази верига от събития – изригване, изпарение, обогатяване с тежки елементи, експлозивно охлаждане и колапс – най-накрая съвпада с последователностите, записани от инструменти, предназначени за наблюдение на слънчевата активност. За авторите, Това не е анекдотичен страничен продукт, но а основен динамичен процес на слънчевата атмосфера.

Последици за прогнозирането на космическото време

Разбирането кога и къде се образуват тези плазмени потоци не е просто теоретичен триумф. Чрез свързване на слънчевите потоци с химията и динамиката на магнитните контури, Новият модел предлага насоки за фина настройка предупреждения за космическо време, от съществено значение за защитата на спътници, комуникации, навигация и енергийни мрежи.

Симулации, по-верни на реалното поведение на короната позволяват по-добро предвиждане на ефектите от изригванията и изхвърлянията на коронална масаНа практика, наличието по-прецизни предупредителни прозорци може да направи разликата между управляемо прекъсване и скъпоструващо прекъсване на критични услуги.

Какво следва в слънчевата физика

Проучването отваря вратата за по-подробно картографиране на това как изобилието от елементи в короната се променя с течение на времето и как те се свързват с... промени в магнитното полеЕкипът предлага комбиниране на модели и наблюдения, за да се проследят тези вариации в различни мащаби.

Инструменти като Обсерваторията за слънчева динамика и мисии, които се приближават все повече до Слънцето, като например Слънчева сонда Паркър, може да предостави данни в реално време, с които да се проверят и усъвършенстват тези симулации. Целта е Изграждане на унифицирана рамка, която свързва изригванията, короналната химия и плазмените отпадъци с възможност за прогнозиране.

Con тази работа подписано от Люк Фушими Бенавиц, Джефри У. Рийп, Лукас А. Тар и Анди С.Х. Тоен Астрофизичният вестник, общността има последователно обяснение защо слънчевите дъждове се появяват толкова бързо по време на изригвания. По-малко еднородна корона, отколкото се смяташе преди, се оказва ключът към разбирането на огнения порой, който пада върху нашата звезда.