Розгадана таємниця сонячного дощу: плазмова злива, яка випадає за лічені хвилини

На Сонці випадають справжні опади, але не вода: Це розжарені потоки плазми, що спускаються під дією магнітного поля.. Це явище, відоме як сонячний дощ, роками спантеличував дослідників через швидкість своєї дії під час вивержень.

Команда з Гавайського університету впорядкувала цю головоломку, опублікувавши роботу в... Астрофізичний журнал, де Вони демонструють, що хімічний склад сонячної корони не залишається незмінним., і ця деталь повністю змінює темп охолодження та конденсації плазми.

Що таке сонячний дощ і чому він був дивовижним

На відміну від земного дощу, сонячний варіант відбувається в короні, найзовніший і дуже гарячий шар атмосфери Сонця, де невеликі області плазми різко охолоджуються, збільшують свою щільність і падають у нижчі шари з високою швидкістю. Найдивніше було те, що замість того, щоб годинами витрачати як передбачають класичні моделі, Плазмові «краплі» з'являлися протягом кількох хвилин під час вивержень.

Спостереження за допомогою сонячних зондів і телескопів підтвердили цю прискорену поведінку, але розрахунки її не відтворили. Причина, пояснюють тепер автори, З самого початку вважалося, що воно однорідне та незмінне у своїй суміші елементів, спрощення, яке дало про себе знати під час моделювання реальності.

Відсутній фрагмент: коронка зі зміною хімії

Ключовий прорив полягає в тому, щоб дозволити кількість елементів змінюється в просторі та часі в рамках симуляцій. Вносячи зміни у пропорції елементів низька перша енергія іонізації —як залізо чи кремній—, Модель показує, що ці області діють як надзвичайно ефективні радіатори. коли вони зосереджені на верхівці корональних петель.

Той локальний надлишок важких елементів сприяє набагато швидшій втраті енергії через випромінювання, ніж передбачалося, що призводить до раптового охолодження та конденсації плазми. За словами команди, очолюваної Люк Фушімі Бенавіц Разом з Джеффрі В. Ріпом, коригування корональної хімії стало «перемикачем», який дозволив симуляції відтворити те, що видно в телескопи.

Крок за кроком: від спалаху до плазмового каскаду

Все починається з виверження, яке імпульсивно нагріває хромосферу., шар, розташований під короною. Це тепло призводить до так званого хромосферного випаровування: щільний матеріал піднімається та заповнює магнітні петлі корони плазмою, склад якої більш схожий на склад фотосфери.

Опинившись на вершині, потік концентрує такі елементи, як залізо та кремній, у найвищій точці петліЦе накопичення, завдяки своїй великій здатності випромінювати енергію, викликає дуже локалізоване охолодження. Тиск падає, навколишнє середовище забезпечує більше плазми, Щільність збільшується і запускається термічна нестабільність, що прискорює процес.Речовина конденсується, і корональні потоки починаються протягом кількох хвилин.

Цей ланцюг подій — виверження, випаровування, збагачення важкими елементами, вибухове охолодження та колапс — нарешті узгоджується з послідовностями, зафіксованими інструментами, призначеними для моніторингу сонячної активності. На думку авторів, Це не анекдотичний побічний продуктале важливий динамічний процес сонячної атмосфери.

Наслідки для прогнозування космічної погоди

Розуміння того, коли і де формуються ці плазмові дощі, — це не просто теоретичний тріумф. Пов'язуючи сонячні дощі з хімією та динамікою магнітних петель, Нова модель пропонує підказки для точного налаштування сповіщення про космічну погоду, необхідний для захисту супутників, зв'язку, навігації та енергомереж.

Моделювання, більш точні до реальної поведінки корони дозволяють краще передбачити наслідки вивержень та викидів корональної масиНа практиці, маючи точніші вікна попередження може мати вирішальне значення між керованим збоєм та дороговартісним перериванням критично важливих послуг.

Що далі у фізиці Сонця

Дослідження відкриває шлях до більш детального картування того, як вміст елементів у короні змінюється з часом і як вони взаємодіють з зміни магнітного поляКоманда пропонує поєднувати моделі та спостереження для відстеження цих варіацій у різних масштабах.

Такі інструменти, як Обсерваторія сонячної динаміки, та місії, що наближаються все ближче до Сонця, як-от Сонячний зонд Паркера, може надавати дані в режимі реального часу, за допомогою яких можна перевіряти та вдосконалювати ці симуляції. Мета полягає в тому, Створити єдину структуру, яка поєднує виверження, корональну хімію та випадіння плазми з можливостями прогнозування.

З ця робота підписаний Люк Фушімі Бенавіц, Джеффрі В. Ріп, Лукас А. Тарр та Енді С.Х. Тоен Астрофізичний журнал, спільнота має послідовне пояснення того, чому сонячні зливи виникають так швидко під час вивержень. Виявляється, що менш однорідна корона, ніж вважалося раніше, є ключ до розуміння тієї вогняної зливи, що падає на нашу зірку.