Результаты исследования, опубликованного в журнале Scientific Reports, не только позволят усовершенствовать прогнозы космической погоды, но также углубят понимание процессов в системе Солнце-Земля, сообщает пресс-служба Сколтеха.
Международная группа исследователей из Сколтеха, Грацского университета, обсерватории Канцельхоэ и Колумбийского университета раскрыла, как на Солнце формируются быстрые потоки солнечного ветра, вырывающиеся из корональных дыр. Темные участки в солнечной короне — внешней атмосфере звезды — служат «магнитными окнами», через которые с поверхности Солнца в межпланетное пространство устремляются сверхзвуковые потоки заряженных частиц.
Солнечный ветер — поток электронов, протонов и ионов гелия, распространяющийся со скоростью сотни км/с. Взаимодействуя с магнитным полем Земли, потоки вызывают живописные полярные сияния и опасные геомагнитные бури. Наиболее быстрые и мощные потоки исходят из корональных дыр — областей, где магнитные силовые линии разомкнуты, что позволяет частицам беспрепятственно покидать Солнце.
Однако вопрос о том, как именно солнечные дыры формируют поведение солнечного ветра, пока остается открытым. Когда быстрые потоки солнечного ветра сталкиваются с медленными, они создают гигантские структуры — области коротирующего взаимодействия, которые, закручиваясь, распространяются в космос по мере вращения Солнца. Поскольку Солнце совершает полный оборот за 27 дней, одна корональная дыра может бомбардировать Землю снова и снова.
В исследовании ученые описали, механизм, с помощью которого корональные дыры формируют высокоскоростные потоки солнечного ветра из заряженных частиц, распространяющиеся по всей Солнечной системе.
Также ученые показали, что широта расположения корональных дыр и положение спутников, с которых ведутся наблюдения за солнечным ветром, влияют на измеряемую скорость солнечного ветра. Используя данные с зондов STEREO и моделируя ситуацию в точках Лагранжа L1 и L5, они установили, что различия обусловлены тремя факторами: совместным влиянием небольших корональных дыр, их расположением на поверхности Солнца и широтным положением спутников.
Изображение 1. Влияние корональных дыр и широты спутника на скорость солнечного ветра в модельных точках L1/L5. Слева: изображения STEREO-B 195 Å с сегментированными корональными дырами и меридиональными срезами (15°) для двух событий в мае и ноябре 2008 года. Справа: Скорости в точках L1 (синий цвет) и L5 (красный цвет); корональная область (красный пунктир). Верхний ряд: Корональная дыра ( — 51°) и спутник STEREO-B ( — 5,7°) расположены на южной широте, а STEREO-A (+0,8°) – на северной. Различие в >6° приводит к ослаблению быстрого солнечного ветра на L1 по сравнению с L5. Нижний ряд: сочетание небольшой корональная дыры на широте — 35°, широты спутника STEREO-B (+5,9°) и спутника STEREO-A ( — 4,8°), разницы в широтах более >10° вызывает обратную тенденцию в изменении скорости — на L1 прибывает более быстрый солнечный ветер, чем на L5. Источник: Simulating high-speed solar wind streams from coronal holes using an L5-L1 configuration of lagrangian points, Scientific Reports
Представьте, что вы поливаете сад из шланга. Если встать прямо под струю, поток будет мощным. Если отойти в сторону — почувствуются лишь брызги. Мы обнаружили, что именно этот «эффект садового шланга» объясняет разницу в измерениях между спутниками, особенно в случае небольших корональных дыр.
Татьяна Подладчикова, руководитель исследования, доцент Сколтеха
Этот эффект важен для понимания того, как солнечный ветер ведет себя при движении от Солнца в сторону Земли. Полученные данные помогут повысить точность прогнозов космической погоды.
Если сейчас предупреждения о солнечных бурях можно давать лишь за несколько часов, то размещение дополнительных спутников, расширит горизонт планирования до нескольких суток. Это даст время для защиты орбитальной техники и энергетической инфраструктуры от последствий солнечных штормов.
