Космічний пил і сонячна корона: чому атмосфера Сонця палає при мільйонах градусів

Жодне з пояснень не є загальновизнаним, і механізм залишається невизначеним . Останні спостереження зонда Parker Solar Probe свідчать, що магнітні хвилі, спричинені турбулентністю під поверхнею, можуть передавати енергію іонам, що підтримує хвильові моделі . Інші дослідження вказують на наноспалахи як ключовий чинник, показуючи плазму температурою 10 мільйонів K, яку можна пояснити лише імпульсними вибухами енергії .

Де тут місце космічному пилу?

Щільність пилу зростає в напрямку до Сонця і досягає максимуму в так званій F-короні, де розсіяне пилом біле світло починає переважати над електронним K-короною на висоті понад 3 сонячних радіуси . Поблизу Сонця частинки пилу електризуються під впливом потужного ультрафіолетового випромінювання та плазмових потоків .

Їхній потенційний внесок у нагрів корони є непрямим, але вартим уваги:

• Інжекція матерії: Руйнуючись під час зіткнень або сублімації, пилові зерна постачають атоми та іони в сонячний вітер і корону .
• Динаміка заряджених наночастинок: Дуже дрібні частинки (1–10 нм) мають високе відношення заряду до маси, тому їхній рух сильно залежить від електромагнітних сил. Одним із запропонованих механізмів для подовження "життя" гарячих зерен біля зорі є магнітне захоплення заряджених наночастинок .

Важливо підкреслити: пиловий нагрів не є головним поясненням у стандартній науковій літературі. Наявні джерела послідовно вказують на хвильовий нагрів, переєднання магнітних ліній і наноспалахи як основні механізми .

Конкуренція маси та заряду: локальний нагрів чи транспорт енергії

Теоретичне змагання між масою пилового зерна та його зарядом зводиться до того, як саме поглинута енергія розподіляється: чи виділяється вона локально, одразу нагріваючи навколишнє середовище, чи переноситься в інші місця .

1. Маса зерна та інерція — локальне виділення енергії

Великі та масивні пилові зерна гірше піддаються впливу електромагнітних сил. Вони рухаються більш балістичною траєкторією. Коли така частинка стикається з іншою, фрагментує або руйнується, її кінетична енергія виділяється локально у вигляді тепла, іонізації чи збудження навколишнього матеріалу . Це сприяє локальному нагріву.

2. Заряд зерна та відношення заряду до маси — транспорт енергії

Наночастинки мають високе співвідношення заряду до маси, тому їхній рух визначається електромагнітними силами . Заряджені наночастинки поблизу зорі можуть потрапляти в магнітні пастки, що значно подовжує час їхнього перебування . У такому випадку енергія частинки переноситься вздовж магнітних ліній і розсіюється вже в іншому місці . Це сприяє нелокальному нагріву.

Основне питання: Чи домінує інерція зерна, що призводить до локального тертя чи зіткнень, чи переважає електромагнітне зчеплення, що дозволяє перенести енергію вздовж магнітних ліній? Відповідь залежить від розміру зерна, його поверхневого заряду, локальних умов плазми та напруженості магнітного поля.

Важливе застереження

Концепція конкуренції маси та заряду є цілком правдоподібною в межах фізики запиленої плазми й узгоджується з ідеєю, що заряджені наночастинки можуть значною мірою залежати від зоряних магнітних полів . Проте вона не є стандартною частиною основної дискусії про нагрів корони. Наявні дослідження продовжують наголошувати на хвильовій диссипації, турбулентності, магнітному переєднанні, мікро- та наноспалахах . Пил може відігравати допоміжну або локальну роль, але сучасні докази не підтверджують конкуренцію маси та заряду пилових зерен як головну причину температури корони в мільйон градусів.

Проблема нагріву корони залишається нерозв'язаною, і, ймовірно, в її основі лежить одразу кілька механізмів. Як зазначає один з оглядів, "навряд чи існує єдиний фізичний механізм, який вирішить проблему нагріву корони раз і назавжди" .