Ученые воссоздали в лаборатории медленный солнечный ветер

Исследователи из Висконсинского университета в Мадисоне смогли имитировать солнечные ветры в лаборатории. Физики выяснили, как появляются солнечные вспышки и ветер от светила. Статья об этом открытии опубликована в журнале Nature Physics.

Наше Солнце — это, по сути, большой шар разогретого до миллионов градусов ионизированного газа. Плазма этого шара вращается наравне с ним. Это движение плазмы в ядре Солнца создает магнитное поле, которое заполняет солнечную атмосферу. На некотором расстоянии от поверхности Солнца, известном как поверхность Альфвена, это магнитное поле ослабевает, и плазма отрывается от солнца, создавая солнечный ветер.

«Солнечный ветер очень переменный, но он бывает двух типов: быстрый и медленный, — объясняет ведущий автор исследования, аспирант кафедры физики Висконсинского университета в Мадисоне Итан Петерсон. — Спутниковые миссии довольно хорошо документировали, откуда приходит быстрый ветер, поэтому мы пытались изучить, как конкретно генерируется медленный солнечный ветер и как он развивается по мере приближения к Земле».

Ученые не имели прямого доступа к исследованию Солнца. Вместо этого они провели измерения на Большом красном шаре — трехметровой полой сфере с сильным магнитом в центре и различными зондами внутри. Исследователи накачивали в установку газообразный гелий, ионизировали его, чтобы создать плазму, а затем пускали электрический ток, который вместе с магнитным полем перемешивал плазму, создавая почти идеальную имитацию вращающейся плазмы и электромагнитных полей Солнца. Большой красный шар дал исследователям возможность изучить процессы, происходящие внутри звезды, в трех измерениях.

Ученые смогли воссоздать спираль Паркера — магнитное поле, которое заполняет всю Солнечную систему. Ниже поверхности Альфвена магнитное поле излучается прямо от Солнца. Но на этой поверхности динамика солнечного ветра берет верх, увлекая магнитное поле в спираль.

Исследователи также смогли определить источник небольших периодических выбросов плазмы, которые питают медленный солнечный ветер. При вращении плазмы ученые исследовали магнитное поле и скорость потоков вещества. Их данные отображали область, где плазма двигалась достаточно быстро, а магнитное поле было достаточно слабым, чтобы плазма могла разорваться и выталкиваться по направлению радиуса.

Исследователи подчеркивают, что их проведенные в лаборатории эксперименты дополняют, но не заменяют спутниковые миссии. Например, солнечный зонд Parker, запущенный в августе 2018, как ожидается, достигнет и даже опустится ниже поверхности Альфвена. Это позволит ученым измерить параметры солнечного ветра с наивысшей точностью.