Ученые нашли на поверхности Солнца новые интересные структуры. Это стало возможным после анализа данных двух работающих в околоземном космосе миссий NASA — STEREO (Solar Terrestrial Relations Observatory) и SDO (Solar Dynamics Observatory). Исследователи назвали эти новооткрытые структурные образования корональными плазменными ячейками.
Легко ли сделать открытие, относящееся к Солнцу? Ведь оно — ближайшая к нам звезда, за которой следят многие поколения гелиофизиков, совершенствуя методы наблюдений. Чего только не было обнаружено на Солнце — и гелий, и вспышки, и движение пятен, и радиоизлучение, и солнечные космические лучи… Всего не перечесть!
Итак, на сегодняшний день имеется весьма много открытий, связанных с нашим светилом, и все они относятся к плазменной среде, неисчерпаемой в своем многообразии. Но вот ученые нашли нечто новое и оригинальное — так давайте расскажем о нем.
На Солнце нельзя смотреть невооруженным глазом — только с помощью телескопов, специально созданных для исследования этой звезды. Наш глаз, однако, дает отчетливое представление о сияющем Солнце: на закате или сквозь пелену облаков. Мы видим солнечную поверхность потому, что с нее стартуют кванты видимого нами света, это фотосфера — то есть нижняя атмосфера Солнца.
Читайте также: Насколько опасна солнечная плазма?
Фотографирование фотосферы дает изображение конвективных ячеек "кипящей" плазмы солнечной поверхности, напоминающее кипение рисовой каши. Эти ячейки, очерченные тенью по краям, поднимаются и исчезают непрерывно по всей солнечной поверхности, а темные солнечные пятна напоминают острова. В них конвекция подавлена мощными магнитными полями самих пятен.
Итак, фотосфера — это нижний слой огромной и необычной атмосферы Солнца. Выше нее находится хромосфера и переходный слой, а самый верхний слой атмосферы Солнца называют короной. Температура раскаленной корональной плазмы варьируется от полутора миллионов до нескольких десятков миллионов градусов.
Во время полных солнечных затмений сияние фотосферы полностью закрыто Луной, жемчужное свечение короны несколько минут поразительно струится над красноватым венчиком хромосферы в основании. Это кванты видимого света рассеиваются на корональных структурах.
Гелиофизики знают, что корона светится в рентгеновских лучах, поэтому для фотографирования короны сконструированы и запущены в околоземное пространство рентгеновские телескопы. Они показывают структуру короны на всем диске. Вот и это открытие было сделано при помощи таких телескопов.
Данные были получены с двух космических проектов NASA: STEREO (Solar Terrestrial Relations Observatory) и SDO (Solar Dynamics Observatory), NASA. Были исследованы изображения, полученные SDO в последнее время и дополненные полученными ранее на STEREO снимками Солнца. Анализ короны за 2011 год провели сотрудники Исследовательской лаборатории ВМС США (NRL) Нил Шиле (Neil Sheeley) и и его коллега Гарри Уоррен (Harry Warren).
Ими обнаружены качественно новые структуры — корональные плазменные ячейки. Такие скромные образования, названные по аналогии с фотосферными ячейками, но совершенно другие — это ячейки в короне Солнца!
Наиболее известными ранее особенностями короны являются яркие дуги — силовые трубки магнитного поля короны, удерживающие плазму верхней атмосферы и ярко светящиеся в рентгеновских лучах, а также корональные дыры — области пониженного свечения в рентгене.
Изучая подробные снимки короны с SDO, авторы открытия заметили в центральной части Солнца темную корональную дыру, которую окружали по краю многочисленные и сравнительно некрупные плазменные корональные ячейки, яркие в центре и более темные по краям.
Ученые проследили последовательность снимков при движении выделенных ячеек к краю диска и убедились в том, что выделенные ими ячейки выглядят на краю вытянутыми и конусовидными, как язычки пламени над свечами именинного праздничного торта (такими увидел их автор описания Шиле)!
Найденные конфигурации проявлялись с полной достоверностью (то есть не являлись оптическим обманом) и представляли собой ранее не известное проявление — новый тип корональных структур. А то, что их обнаружили все три спутника, является замечательным примером взаимодействия двух космических проектов. Ведь два аппарата SDO, Stereo-A и Stereo-B, располагаются в точках Лагранжа, a третий спутник STEREO находился совсем в другом месте. Объединение результатов помогло рассмотреть найденные корональные ячейки с разных точек зрения, а также позволило оценить их изменения во времени при вращении Солнца.
Откуда же берутся данные ячейки в короне Солнца? Следует заметить, что все корональные образования создаются и преобразуются динамичными магнитными полями короны. Например, в корональных дырах силовые линии магнитного поля в верхней атмосфере Солнца являются расходящимися и разомкнутыми… Ну, а яркие корональные дуги — пример замкнутых магнитных полей короны. Внутри же ячеек магнитные поля тоже замыкаются, удерживая плазму, и, кроме того, они огибают тонкие волоконца темных каналов в окрестности ячеек. Поэтому такой тип корональных структур можно классифицировать как закрытые.
Исследования нового типа ячеек в солнечном цикле с 1996 года выявили их отсутствие в фазе минимума солнечной активности, а в максимумах циклов 23 и текущего 24 цикла наблюдается массовое возникновение ячеек в короне Солнца. Предыстория оказалась очень важна при изучении жизни нового типа структур в короне. По-видимому, они характерны именно для фазы роста солнечной активности.
Читайте также: Прогноз погоды… на Солнце
О самостоятельности нового типа структур говорит также их радикальное отличие от супергранул, в которых магнитное поле усилено по краям. В корональных ячейках усиление поля наблюдается именно в центральных областях.
Теперь ученых интересует вопрос — могут ли сравнительно мелкомасштабные ячейки уступать место корональным дырам при вариациях магнитного поля короны? Как видите, дальнейшие исследования динамики корональных структур выглядят очень многообещающими!