- 28,913
- 46
- 8 Ноя 2022
Как разглядеть монету с расстояния 180 км? Примерно так физики сделали своё открытие.
<div class="articl-text-cover" style="position:relative;width:100%;max-width:800px;margin-left:auto;margin-right:auto;aspect-ratio:1200/676;margin-bottom:2rem;overflow:hidden">
<div itemprop="articleBody">На поверхности Солнца впервые разглядели плазменные вихри шириной немногим больше 20 километров. Для звезды диаметром около 1,4 миллиона километров это почти микроскопические структуры. До сих пор даже самые мощные солнечные телескопы не позволяли рассмотреть их достаточно чётко. Новые снимки вместе с компьютерным моделированием показали, что крошечные завихрения возникают по краям солнечных гранул и могут участвовать в накоплении магнитной энергии, которая затем высвобождается во время вспышечных процессов .
Изображения получили при помощи крупнейшего в мире солнечного телескопа с четырёхметровым главным зеркалом. Чтобы различить вихри, потребовалось разрешение около 20 километров на поверхности звезды, почти предельное для современной наблюдательной техники и численных моделей. По сложности такую съёмку сравнивают с попыткой разглядеть монету достоинством один евро с расстояния 180 километров.
Видимую поверхность Солнца называют фотосферой. При большом увеличении она напоминает кипящую жидкость, покрытую множеством светлых ячеек. Каждая ячейка, или гранула, достигает от 500 до 2000 километров в поперечнике. Вместе гранулы образуют постоянно меняющийся рисунок, известный как солнечная грануляция.
Сходство с кипением связано не только с внешним видом. Раскалённая плазма поднимается из внутренних слоёв Солнца, выходит к фотосфере, остывает и снова погружается в глубину. Центры гранул соответствуют восходящим потокам, а более тёмные промежутки между ними образуются там, где вещество опускается.
На новых снимках по краям гранул появились тонкие бахромчатые структуры, которые прежде сливались с окружающей плазмой. При последовательном просмотре кадров стало заметно, как они закручиваются и перекатываются, напоминая гребни морских волн перед обрушением. Ширина самых тонких полос едва превышала 20 километров.
Компьютерные модели воспроизвели похожее движение и помогли определить его возможную причину. Завихрения, вероятно, возникают из-за неустойчивости Кельвина–Гельмгольца, хорошо известной в гидродинамике и физике плазмы.
Подобная неустойчивость появляется на границе двух потоков, которые движутся рядом с разной скоростью. Из-за разницы скоростей слои начинают сдвигаться относительно друг друга. Небольшое возмущение на границе постепенно усиливается, превращается в волну, а затем может свернуться в вихрь.
Механизм встречается во многих средах. Неустойчивость Кельвина–Гельмгольца создаёт волнистые узоры в облаках, влияет на движение воды в озёрах и океанах, возникает в атмосферах Юпитера и Сатурна, а также на границах планетарных магнитосфер, куда ударяет солнечный ветер. На Солнце необходимые условия складываются по краям гранул, где соседние слои плазмы перемещаются с разными скоростями.
Само существование небольших вихрей не стало бы большой неожиданностью, если бы они только перемешивали вещество на поверхности звезды. Однако обнаруженные структуры возникают в областях с магнитным полем и способны воздействовать на его силовые линии.
Солнечное магнитное поле можно представить как систему линий, которые проходят через плазму и меняют форму вместе с её движением. Когда вещество вращается, линии изгибаются, перекручиваются и переплетаются. В магнитном поле при этом накапливается энергия, примерно как в пружине, которую всё сильнее скручивают.
Слишком сложная конфигурация остаётся неустойчивой. В определённый момент магнитные линии разрывают прежние связи и соединяются по-новому. Физики называют этот процесс магнитным пересоединением. Часть запасённой энергии переходит в тепло, движение частиц и электромагнитное излучение.
Магнитное пересоединение связано с разными проявлениями солнечной активности, от небольших выбросов энергии до крупных вспышек. В число самых слабых событий входят нановспышки, короткие импульсы излучения, каждый из которых намного уступает обычной солнечной вспышке. Огромное количество таких событий может вносить вклад в нагрев внешней атмосферы Солнца.
Раньше оставалось неясно, какие движения на поверхности постоянно закручивают магнитные линии в достаточно малом масштабе. Обнаруженные вихри подходят на роль одного из механизмов. Они возникают в магнитных областях снова и снова, поэтому могут регулярно деформировать поле и создавать предпосылки для последующего высвобождения энергии.
Наблюдения и расчёты выявили ещё одно свойство вихрей. Они активно перемешивают намагниченную плазму с веществом, где магнитное поле слабее. Этот процесс способен ускорять перенос магнитного потока из фотосферы в верхние слои солнечной атмосферы.
Магнитный поток показывает, насколько сильное поле проходит через определённую область. На поверхности Солнца он распределён неравномерно: где-то магнитные поля собираются в плотные образования, а где-то остаются слабыми. Чтобы конфигурация поля звезды быстро менялась, магнитный поток должен эффективно перемещаться между слоями и областями.
Скорость этого процесса давно создаёт проблему для моделей. Активность Солнца растёт и ослабевает примерно за 11 лет, что по космическим меркам очень быстро. За один цикл меняются количество пятен, частота вспышек и общая структура магнитного поля. Существующие расчёты не полностью объясняют, как магнитный поток успевает настолько быстро перераспределяться.
Многочисленные мини-вихри могут дать недостающую часть ответа. Постоянно возмущая плазму у границ гранул, они помогают магнитному полю распространяться вверх и перестраиваться быстрее, чем предполагали прежние модели. Исследование не объясняет весь солнечный цикл , но указывает на процесс, который раньше невозможно было напрямую увидеть и учесть в расчётах.
Размер обнаруженных структур оказался почти на пределе современных возможностей наблюдения. Однако именно процессы масштаба нескольких десятков километров могут определять, как Солнце перекручивает магнитное поле, переносит его в атмосферу и готовит условия для выбросов энергии.
<div class="articl-text-cover" style="position:relative;width:100%;max-width:800px;margin-left:auto;margin-right:auto;aspect-ratio:1200/676;margin-bottom:2rem;overflow:hidden">
<div itemprop="articleBody">На поверхности Солнца впервые разглядели плазменные вихри шириной немногим больше 20 километров. Для звезды диаметром около 1,4 миллиона километров это почти микроскопические структуры. До сих пор даже самые мощные солнечные телескопы не позволяли рассмотреть их достаточно чётко. Новые снимки вместе с компьютерным моделированием показали, что крошечные завихрения возникают по краям солнечных гранул и могут участвовать в накоплении магнитной энергии, которая затем высвобождается во время вспышечных процессов .
Изображения получили при помощи крупнейшего в мире солнечного телескопа с четырёхметровым главным зеркалом. Чтобы различить вихри, потребовалось разрешение около 20 километров на поверхности звезды, почти предельное для современной наблюдательной техники и численных моделей. По сложности такую съёмку сравнивают с попыткой разглядеть монету достоинством один евро с расстояния 180 километров.
Видимую поверхность Солнца называют фотосферой. При большом увеличении она напоминает кипящую жидкость, покрытую множеством светлых ячеек. Каждая ячейка, или гранула, достигает от 500 до 2000 километров в поперечнике. Вместе гранулы образуют постоянно меняющийся рисунок, известный как солнечная грануляция.
Сходство с кипением связано не только с внешним видом. Раскалённая плазма поднимается из внутренних слоёв Солнца, выходит к фотосфере, остывает и снова погружается в глубину. Центры гранул соответствуют восходящим потокам, а более тёмные промежутки между ними образуются там, где вещество опускается.
На новых снимках по краям гранул появились тонкие бахромчатые структуры, которые прежде сливались с окружающей плазмой. При последовательном просмотре кадров стало заметно, как они закручиваются и перекатываются, напоминая гребни морских волн перед обрушением. Ширина самых тонких полос едва превышала 20 километров.
Компьютерные модели воспроизвели похожее движение и помогли определить его возможную причину. Завихрения, вероятно, возникают из-за неустойчивости Кельвина–Гельмгольца, хорошо известной в гидродинамике и физике плазмы.
Подобная неустойчивость появляется на границе двух потоков, которые движутся рядом с разной скоростью. Из-за разницы скоростей слои начинают сдвигаться относительно друг друга. Небольшое возмущение на границе постепенно усиливается, превращается в волну, а затем может свернуться в вихрь.
Механизм встречается во многих средах. Неустойчивость Кельвина–Гельмгольца создаёт волнистые узоры в облаках, влияет на движение воды в озёрах и океанах, возникает в атмосферах Юпитера и Сатурна, а также на границах планетарных магнитосфер, куда ударяет солнечный ветер. На Солнце необходимые условия складываются по краям гранул, где соседние слои плазмы перемещаются с разными скоростями.
Само существование небольших вихрей не стало бы большой неожиданностью, если бы они только перемешивали вещество на поверхности звезды. Однако обнаруженные структуры возникают в областях с магнитным полем и способны воздействовать на его силовые линии.
Солнечное магнитное поле можно представить как систему линий, которые проходят через плазму и меняют форму вместе с её движением. Когда вещество вращается, линии изгибаются, перекручиваются и переплетаются. В магнитном поле при этом накапливается энергия, примерно как в пружине, которую всё сильнее скручивают.
Слишком сложная конфигурация остаётся неустойчивой. В определённый момент магнитные линии разрывают прежние связи и соединяются по-новому. Физики называют этот процесс магнитным пересоединением. Часть запасённой энергии переходит в тепло, движение частиц и электромагнитное излучение.
Магнитное пересоединение связано с разными проявлениями солнечной активности, от небольших выбросов энергии до крупных вспышек. В число самых слабых событий входят нановспышки, короткие импульсы излучения, каждый из которых намного уступает обычной солнечной вспышке. Огромное количество таких событий может вносить вклад в нагрев внешней атмосферы Солнца.
Раньше оставалось неясно, какие движения на поверхности постоянно закручивают магнитные линии в достаточно малом масштабе. Обнаруженные вихри подходят на роль одного из механизмов. Они возникают в магнитных областях снова и снова, поэтому могут регулярно деформировать поле и создавать предпосылки для последующего высвобождения энергии.
Наблюдения и расчёты выявили ещё одно свойство вихрей. Они активно перемешивают намагниченную плазму с веществом, где магнитное поле слабее. Этот процесс способен ускорять перенос магнитного потока из фотосферы в верхние слои солнечной атмосферы.
Магнитный поток показывает, насколько сильное поле проходит через определённую область. На поверхности Солнца он распределён неравномерно: где-то магнитные поля собираются в плотные образования, а где-то остаются слабыми. Чтобы конфигурация поля звезды быстро менялась, магнитный поток должен эффективно перемещаться между слоями и областями.
Скорость этого процесса давно создаёт проблему для моделей. Активность Солнца растёт и ослабевает примерно за 11 лет, что по космическим меркам очень быстро. За один цикл меняются количество пятен, частота вспышек и общая структура магнитного поля. Существующие расчёты не полностью объясняют, как магнитный поток успевает настолько быстро перераспределяться.
Многочисленные мини-вихри могут дать недостающую часть ответа. Постоянно возмущая плазму у границ гранул, они помогают магнитному полю распространяться вверх и перестраиваться быстрее, чем предполагали прежние модели. Исследование не объясняет весь солнечный цикл , но указывает на процесс, который раньше невозможно было напрямую увидеть и учесть в расчётах.
Размер обнаруженных структур оказался почти на пределе современных возможностей наблюдения. Однако именно процессы масштаба нескольких десятков километров могут определять, как Солнце перекручивает магнитное поле, переносит его в атмосферу и готовит условия для выбросов энергии.
- Источник новости
- www.securitylab.ru
