Солнечный зонд НАСА «Паркер» напрямую зафиксировал мощный магнитный взрыв в солнечной короне, который может помочь нам предсказывать геомагнитные бури на Земле.
Солнечная вспышка, зафиксированная в экстремальном ультрафиолетовом свете обсерваторией Солнечной динамики НАСА 9 февраля 2024 года. (Изображение предоставлено: NASA/SDO)
Во время смертельно опасного погружения в атмосферу Солнца солнечный зонд НАСА «Паркер» напрямую зафиксировал мощный плазменный взрыв, направленный к поверхности нашей звезды, в беспрецедентных подробностях.
Новые измерения, проведённые «Паркером», показали, что протоны обладают энергией примерно в 1000 раз большей, чем ожидалось, а плазменный поток направлен к Солнцу, а не от него. «Паркер» находился в уникальном положении между Солнцем и источником частиц, что позволило учёным легко определить, откуда они исходили. Эти результаты указывают на то, что сложность и сила запутанных участков магнитного поля Солнца могут ускорять заряженные частицы до гораздо более высоких скоростей, чем можно было бы ожидать, исходя только из силы поля.
Плазменная струя, направленная к Солнцу, была вызвана «магнитным пересоединением» в атмосфере Солнца — взрывным процессом, при котором магнитные поля разрушаются и соединяются вновь. Это мощное явление преобразует энергию, запасённую в магнитном поле Солнца, в энергию, которая ускоряет солнечный ветер — постоянный поток заряженных частиц, который Солнце испускает в Солнечную систему.
Понимание магнитного пересоединения имеет решающее значение для более точного прогнозирования космической погоды, которая обусловлена солнечным ветром и другими энергетическими выбросами нашей звезды. Космическая погода — основной подозреваемый в том, что лишило Марс атмосферы, превратив его из обитаемой планеты в ледяную пустыню. На Земле космическая погода может вызывать геомагнитные бури, которые приводят к отключениям электроэнергии, повреждают спутники, создают помехи для радио- и GPS-сигналов и даже ставят под угрозу астронавтов. С другой стороны, это также обеспечивает Земле её знаменитые великолепные полярные сияния.
Магнитное поле Солнца чрезвычайно мощное, сложное и динамичное. Для прогнозирования космической погоды требуется сложное компьютерное моделирование, основанное на уравнениях, описывающих поведение магнитных полей, но Солнце настолько велико и неоднородно, что эти уравнения всегда будут лишь приблизительными. Чтобы повысить точность моделей, учёные должны проводить чрезвычайно подробные измерения Солнца. Именно здесь на помощь приходит солнечный зонд «Паркер».
Модель магнитного поля Солнца в двух случаях с разницей примерно в четыре года, демонстрирующая его усложнение по мере приближения Солнца к наиболее нестабильной части солнечного цикла. (Изображение предоставлено NASA GSFC/Бриджменом)
Солнечный зонд «Паркер» — это первая миссия, которая направлена в верхние слои атмосферы Солнца, называемые короной. Зонд напрямую измеряет магнитные поля и частицы в короне и вокруг неё с беспрецедентной точностью, предоставляя научное представление о гелиосфере (атмосфере Солнца, которая охватывает всю Солнечную систему в виде массивного вытянутого пузыря).
«Эти результаты указывают на то, что магнитное пересоединение… является важным источником энергичных частиц в солнечном ветре вблизи Солнца», — говорится в заявлении ведущего автора исследования Михира Десаи, директора отдела космических исследований Юго-Западного исследовательского института. «Там, где есть магнитные поля, будет и магнитное пересоединение. Но магнитные поля Солнца намного сильнее вблизи звезды, поэтому высвобождается гораздо больше накопленной энергии».
По словам исследователей, понимание механизма магнитного пересоединения может помочь учёным лучше прогнозировать вредоносную космическую погоду.
«По данным Американского метеорологического общества, мощные солнечные вспышки в мае 2024 года нанесли ущерб фермерам, когда экстремальные геомагнитные бури нарушили работу точных навигационных систем с GPS-наведением, которые используются для посадки, удобрения и сбора урожая, что привело к потере до 500 миллионов долларов потенциального дохода», — сказал Десаи. «Доступ Паркера к этим новым данным имеет решающее значение, особенно сейчас, когда мы находимся в середине очень активного солнечного цикла».
Последние измерения магнитного пересоединения, о которых сообщается в статье, опубликованной 29 мая в The Astrophysical Journal Letters, являются одним из многих новых открытий, сделанных «Паркером». В 2023 году было опубликовано более 700 рецензируемых научных статей, в которых использовались данные, собранные в первые четыре года работы зонда, и впереди ещё много открытий. 22 марта космический аппарат совершил второй сверхблизкий облет Солнца, приблизившись на расстояние 3,8 миллиона миль (6,1 миллиона километров) к поверхности Солнца, что соответствует его собственному рекорду, установленному в декабре 2024 года.