Какие профессии востребованы сегодня?
Подробнее
  • Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
10 июня
Иван Лавренов
1 416

Наблюдения с помощью радиотелескопа указали, где именно солнечные вспышки ускоряют заряженные частицы

6.5

Ученые пронаблюдали мощную солнечную вспышку в радиотелескоп и построили карту распределения электронов различных энергий в области вспышки. Им удалось идентифицировать регион, в котором почти все электроны оказываются разогнанными до высоких энергий.

Солнечная вспышка в дальнем ультрафиолете и изображение региона ускорения электронов.
Солнечная вспышка в дальнем ультрафиолете и изображение региона ускорения электронов. / © Sijie Yu of NJIT/CSTR; NOAA GOES-16/SUVI

Солнечные вспышки — самые мощные взрывы, происходящие в Солнечной системе на регулярной основе. Энерговыделение большой вспышки может достигать миллиардов мегатонн — в десятки миллионов раз мощнее извержений вулканов Кракатау или Хунга-Тонга, последнее из которых потрясло Тихий океан в январе этого года. Подробно мощные вспышки и их опасности отлично разобраны тут, а в этой заметке остановимся на их природе кратко.

Вспышки на Солнце происходят благодаря магнитному полю, которое над солнечными пятнами бывает в тысячи раз сильнее земного. Иногда дрейф магнитных полей приводит к встрече силовых линий противоположной полярности. Магнитное поле в регионе вспышки, в соответствии с законом сложения векторов, при этом резко ослабевает, а его энергия переходит в токи, за минуты разогревающие огромные объемы плазмы над видимой поверхностью светила до многих миллионов градусов.

Эти взрывы порождают рентгеновское излучение, выбросы плазмы с поверхности Солнца и испускание заряженных частиц высокой энергии. Достигая Земли, такие явления вызывают магнитные бури и скачки радиационного фона на орбите. Самые мощные вспышки представляют значительную опасность для земных электросетей, искусственных спутников и даже для здоровья космонавтов.

Долгое время механизм ускорения заряженных частиц в солнечных вспышках оставался неизвестным. Теперь, наконец, ученые из Технологического института Нью-Джерси (NJIT) во главе с Грегори Фляйшманом разобрались, где именно солнечные вспышки ускоряют электроны солнечной плазмы. Этот важный результат опубликован в престижном научном журнале Nature.

Ученые наблюдали солнечные вспышки с помощью радиотелескопа EOVSA. Двигаясь в магнитных полях, электроны испускают радиоизлучение, и с помощью его наблюдений можно составить карту распределения электронов различных энергий. Наблюдения в одиночные радиотелескопы не отличаются высоким разрешением, поэтому ученые сравнивали их результаты с кадрами обсерватории SDO (Solar Dynamics observatory, космическая обсерватория солнечной динамики).

Эта обсерватория непрерывно наблюдает Солнце из космоса, и ее изображения в дальнем ультрафиолете, в котором лучше всего видны активные области солнечной атмосферы, остаются самыми детальными из доступных на сей день.

Мощная солнечная вспышка 12 ноября 2012 года, в нескольких длинах волн дальнего ультрафиолетового диапазона: слева - 30,4 нанометров, посередине - 19,3 нанометров, справа - 33,5 нанометров. Эти длины волн примерно в 20 раз короче, чем у видимого света.
Мощная солнечная вспышка 12 ноября 2012 года, в нескольких длинах волн дальнего ультрафиолетового диапазона: слева – 30,4 нанометров, посередине – 19,3 нанометров, справа – 33,5 нанометров. Эти длины волн примерно в 20 раз короче, чем у видимого света. / © NASA/SDO/Goddard Space Flight Center.

Десятого сентября 2017 года ученым удалось пронаблюдать мощную вспышку, расположенную подходящим образом — на краю солнечного диска, — и в деталях исследовать процессы, происходящие с электронами солнечной плазмы в затронутом объеме. В начале вспышки электроны имеют энергию, соответствующую температуре плазмы (несколько миллионов градусов). По мере развития в области так называемой арки солнечной вспышки (flare cusp) эти тепловые электроны исчезают, а вместо них появляются ускоренные электроны.

Как выяснилось, этот процесс ускорения обладает удивительной эффективностью. Все электроны в объеме арки оказались разогнанными до энергий не менее 20 килоэлектронвольт — не менее, чем в сотню раз больше их исходной энергии.

Слева: распределение электронов различных энергий в солнечной вспышке. Оранжевым показаны тепловые электроны, а синим – ускоренные, которые появляются в области арки во второй половине анимации. Справа: синхронизированная анимация той же самой солнечной вспышки, созданная из кадров SDO; контурами показана область ускорения электронов. / © NJIT/CSTR; NASA SDO/AIA.

Теперь, основываясь на полученных данных, ученые собираются смоделировать процесс ускорения и выяснить его физическую природу. Геометрия ускоряющего региона напоминает разгон космических лучей во вспышках сверхновых, где протоны оказываются «запертыми» расширяющейся ударной волной. Двигаясь по касательной, они набирают энергию в магнитных полях волны, пока не ускорятся до фантастических энергий, которые позволяют им, наконец, покинуть ускоряющий регион.

В солнечных вспышках механизм разгона может оказаться другим — вероятно, он напрямую связан с индукцией, возникающей при ослаблении магнитного поля. Выяснение его деталей — цель дальнейшей работы.

Ученые разрабатывают инструмент следующего поколения — Frequency Agile Solar Radiotelescope (солнечный радиотелескоп с быстрой настройкой частоты), специально предназначенный для изучения динамических процессов в солнечной атмосфере. Когда его введут в строй, не придется дожидаться удачно расположенных мощных вспышек: для исследования станут доступны обычные, куда более частые солнечные вспышки.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 14:41
Мария Азарова

Эсминец, «который сражался, словно линкор» и затонул во время боя между американцами и японцами осенью 1944 года, покоится на глубине 6895 метров в Тихом океане.

24 июня
Александр Березин

Новое видео из зоны боевых действий показывает работу систем HIMARS — колесных пусковых установок реактивной артиллерии американского производства. Впрочем, по ряду причин они не смогут оказать заметное влияние на боевые действия. Несмотря на это, их применение может привести к серьезной эскалации конфликта в ином плане.

Вчера, 20:46
Мария Азарова

Авторы нового исследования решили ретроспективно измерить неравенство в отношении здоровья, сравнив смертность политиков со смертностью населения, которое они представляют.

24 июня
Александр Березин

Новое видео из зоны боевых действий показывает работу систем HIMARS — колесных пусковых установок реактивной артиллерии американского производства. Впрочем, по ряду причин они не смогут оказать заметное влияние на боевые действия. Несмотря на это, их применение может привести к серьезной эскалации конфликта в ином плане.

Вчера, 14:41
Мария Азарова

Эсминец, «который сражался, словно линкор» и затонул во время боя между американцами и японцами осенью 1944 года, покоится на глубине 6895 метров в Тихом океане.

24 июня
Сергей Васильев

Пятно AR3038 — сегодня самое крупное на Солнце — за сутки выросло еще сильнее и стало в два с половиной раза больше Земли.

24 июня
Александр Березин

Новое видео из зоны боевых действий показывает работу систем HIMARS — колесных пусковых установок реактивной артиллерии американского производства. Впрочем, по ряду причин они не смогут оказать заметное влияние на боевые действия. Несмотря на это, их применение может привести к серьезной эскалации конфликта в ином плане.

2 июня
Алиса Гаджиева

Значительная часть научного сообщества отрицает само существование культуры Ацтатлан.

28 мая
Александр Березин

Флот продемонстрировал возможность наносить неперехватываемые ракетные удары на расстоянии, делающим его опасным для авианосных групп противника.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: