Корона Солнца, его внешний слой атмосферы, является ключом к пониманию солнечной активности, включая такие явления, как солнечные вспышки и явления космической погоды. На протяжении десятилетий ученые боролись с проблемой измерения коронального магнитного поля Солнца, поскольку именно это поле генерирует большую часть энергии, которая приводит к солнечным вспышкам.
Теперь исследовательской группе профессора Тянь Хуэя из Пекинского университета удалось провести революционные измерения глобального коронального магнитного поля в сотрудничестве с международными экспертами. Их результаты опубликованы в журнале Наука (Том 386, № 6717) дает новое представление о магнитной активности Солнца за восьмимесячный период.
Магнитное поле Солнца отвечает за хранение и высвобождение энергии, которая нагревает плазму в короне и вызывает солнечные вспышки. Эти вспышки, в свою очередь, могут оказать существенное влияние на космическую погоду, потенциально затрагивая работу спутников, систем GPS и даже полеты человека в космос. Однако из-за относительно слабой природы коронального магнитного поля по сравнению с магнитным полем на поверхности Солнца (фотосфере) измерение этого поля оказалось серьезной проблемой.
Важность измерений коронального магнитного поля
По мере вращения Солнца происходят колебания магнитных полей, и возможность регулярного мониторинга коронального магнитного поля Солнца улучшит наше понимание солнечных вспышек и поможет защитить высокотехнологичные системы на Земле и в космосе.
На протяжении многих лет проводились рутинные измерения фотосферного магнитного поля, но корональное поле оставалось неизвестным. Это ограничение затруднило ученым полное понимание трехмерной структуры магнитного поля и динамических процессов, происходящих в солнечной атмосфере.
В 2020 году команда Тянь Хуэя разработала метод под названием «двумерные корональные удары», который позволил впервые измерить глобальное распределение коронального магнитного поля. Это была важная веха и ознаменовало решающий шаг на пути к рутинным измерениям коронального магнитного поля.
Недавно команда Тиана усовершенствовала этот метод, чтобы можно было более точно отслеживать магнитогидродинамические сдвиговые волны в короне. Это позволило диагностировать распределение корональной плотности и на основании этого определить как силу, так и направление магнитного поля.
Используя модернизированный корональный многоканальный поляриметр (UCoMP), исследовательская группа провела детальные наблюдения солнечной короны с февраля по октябрь 2022 года. За этот восьмимесячный период они собрали 114 магнитограмм или изображений магнитного поля, что позволило им наблюдать эволюцию коронального магнитного поля на разных высотах и широтах в течение нескольких вращений Солнца. Напряженность магнитного поля составляла от 1,05 до 1,60 радиуса Солнца и варьировалась от менее 1 Гаусса до примерно 20 Гаусс.
Эти измерения позволили им создать глобальную карту напряженности магнитного поля в солнечной короне. Эта карта показала, как магнитное поле меняется с течением времени и в разных регионах Солнца.
При сравнении с предсказаниями самых передовых глобальных коронарных моделей, таких как модель, разработанная американской компанией Predictive Science, команда обнаружила, что их данные наблюдений очень хорошо соответствуют предсказаниям модели в регионах средних и низких широт. Однако они обнаружили большие расхождения в регионах высоких широт и активных областях Солнца.
Эти результаты имеют решающее значение для улучшения существующих моделей магнитной активности Солнца и понимания динамики солнечных вспышек. Как объясняет ведущий автор Ян Цзихао, наблюдения команды обеспечивают важную основу для уточнения и оптимизации корональных моделей, которые в конечном итоге могут привести к более точным предсказаниям солнечных вспышек и их потенциального воздействия на космическую среду Земли.
Это исследование знаменует собой сдвиг в физике Солнца, поскольку эта область вступает в новую эру рутинных измерений коронального магнитного поля.
По словам Тянь Хуэя, этот успех — только начало. Хотя их нынешние методы позволяют измерять магнитное поле на краю солнечного диска, следующей целью является разработка методов, которые позволят полностью измерить все корональное магнитное поле, включая сам солнечный диск. Это требует интеграции других методов и инструментов измерения, но представляет собой важную цель для сообщества физиков Солнца на ближайшие десятилетия.
Над Наука
Больше от TechRadar Pro
