Длительные наблюдения за Солнцем помогли зарубежным астрофизикам подтвердить предположение российских ученых о том, что так называемые спикулы, миниатюрные протуберанцы на поверхности светила, участвуют в разогреве короны светила и рождении солнечного ветра. Выводы астрономов опубликовал научный журнал Science.

«Спикулы закачивают в корону Солнца столько энергии, сколько нужно для ее разогрева до примерно миллиона градусов Кельвина. Коллеги предполагают, что они транспортируют не только энергию, но и плазму в атмосферу светила, помогая таким образом формироваться солнечному ветру. Наши наблюдения говорят о том, что они действительно играют важную роль в этом процессе», — рассказал один из авторов работы, астрофизик из Пекинского университета Танмой Саманта.

Если смотреть на Солнце невооруженным глазом (впрочем, лучше это делать через защитную поверхность вроде темных очков или внутренности дискеты), оно покажется нам ровным и спокойным сияющим диском. Но если посмотреть на него даже в относительно небольшой телескоп, сразу станет понятно, что его поверхность постоянно бурлит и движется. Это связано с тем, что каждую секунду в хромосфере Солнца возникают и пропадают десятки миллионов спикул, небольших выбросов плазмы. Как правило, за несколько десятков минут они достигают высоты в десятки тысяч километров и ширины в несколько сотен километров, а потом исчезают, падая на поверхность светила или улетучиваясь в космос. Природа этих структур остается загадкой для ученых с конца XIX века, когда астрономы впервые узнали об их существовании.

Российские и американские астрофизики, которые наблюдали за различными типами спикул в последние годы, нашли сразу несколько намеков на то, что эти структуры могут быть связаны с двумя главными загадками жизни Солнца — рождением солнечного ветра и разогревом короны. В частности, замеры российской орбитальной обсерватории КОРОНАС-ФОТОН показали, что перед тем, как возвратиться в недра светила спикулы теряют до трети массы. А американские ученые выяснили, что материя этих выбросов разогрета до сверхвысоких температур.

Это заставило ученых предположить, что спикулы играют ведущую роль в подпитке солнечного ветра и насыщении короны энергией. Однако для того, чтобы это доказать, нужны были очень точные данные по структуре магнитного поля светила. Их и собрали Саманта и его коллеги.

Как отмечает астрофизик, для решения этой задачи ученые объединили данные с орбитальной обсерватории SDO, которая может получать детальные снимки поверхности и короны Солнца в ультрафиолете и высокоэнергетической части спектра, с замерами поляризации солнечного света при помощи земных телескопов.

В этих наблюдениях ученые воспользовались простой закономерностью, которую Майкл Фарадей открыл еще в середине XIX века, — мощные магнитные поля закручивают волны света определенным образом и заставляют их поляризоваться. Соответственно, уровень магнитной активности Солнца можно точно измерить, наблюдая за тем, как меняется поляризация света.

Руководствуясь этой идеей, ученые проследили за конфигурациями магнитных полей в окрестностях нескольких сотен спикул, процесс рождения и исчезновения которых Саманте и его команда детально изучила в те времена, когда наблюдениям не мешали облака или другие погодные факторы.

Эти наблюдения указали на то, что плазменные «волосы» Солнца очень похожи по механизму своего возникновения на более крупные вспышки, выбросы корональной массы. Как и эти катаклизмы, спикулы возникают в результате того, что линии магнитного поля, которые проходят через их ножки, внезапно разрываются и начиняют пересоединяться.

Такой процесс сопровождается выделением огромного количества энергии, что разогревает корону на десятки миллионов градусов. Кроме того, снимки с прибора AIA на борту зонда SDO указывают на то, что часть плазмы, которая заточена внутри спикул, действительно сбегает из них и становится частью солнечного ветра.