Рекордные снимки Солнца: найдены микроскопические вихри плазмы, объясняющие многовековую загадку

Открытие: повсеместная неустойчивость Кельвина — Гельмгольца

На изображениях зафиксирована магнетизированная неустойчивость Кельвина — Гельмгольца (KHI) — классическое гидродинамическое явление, при котором на границе слоев плазмы, движущихся с разной скоростью, возникают закрученные турбулентные «валики» . Ранее похожие структуры находили лишь в отдельных участках атмосферы Солнца, но на новых снимках вихри видны по всему полю зрения. Они плотно усеивают фотосферу вдоль границ магнитных потоков . Размер вихрей — от 19 до 170 километров в поперечнике .

Это первое прямое наблюдательное подтверждение неустойчивости Кельвина — Гельмгольца на фотосфере Солнца, которое подтверждает давние теоретические предсказания . Чтобы исключить артефакты, ученые сравнили снимки с результатами магнитно-гидродинамического (МГД) моделирования — компьютерная симуляция воспроизвела те же узоры и масштабы .

Как это объясняет нагрев короны

Поверхность Солнца раскалена «всего» до 5 500 °C, однако его внешняя атмосфера — корона — достигает температуры в миллионы градусов. Десятилетиями это «проблема нагрева короны» оставалась одним из главных вопросов солнечной физики . Теперь найдена новая причина:

• Вихри KHI работают как энергетический насос: они скручивают и растягивают магнитные силовые линии в фотосфере, превращая кинетическую энергию движения плазмы в магнитную. Эта энергия затем распространяется вверх, в корону .
• МГД-моделирование показало, что повсеместные неустойчивости эффективно перекачивают энергию от поверхности к вышележащим слоям атмосферы, обеспечивая непрерывный разогрев .
• Как отметил один из исследователей NSF, фотосфера буквально «кишит этими крошечными водоворотами», которые в совокупности представляют собой скрытый механизм, управляющий солнечной активностью и нагревом короны .

Таким образом, обнаружен невидимый ранее непрерывный процесс — мелкомасштабные вихри KHI, покрывающие всю поверхность Солнца, — который способен восполнить недостающую энергию для разогрева короны и, возможно, окончательно решить загадку, мучившую ученых не одно поколение .