Ученые объяснили высокую температуру солнечного ветра — Naked Science
София Жаботинская

Ученые объяснили высокую температуру солнечного ветра

3.3

Перераспределение энергии среди популяции захваченных электронов не дает потоку плазмы, исходящему от Солнца, остывать достаточно быстро.

солнечный ветер
Необычное свойство солнечного ветра удалось разгадать / © Sky & Telescope

Когда работает огнетушитель, диоксид углерода, вырывающийся из него, образует вокруг сопла кристаллы, похожие на лед. Это наглядно демонстрирует физический принцип, согласно которому газ и плазма при расширении охлаждаются. Солнечный ветер — исходящий из короны поток гелиево-водородной плазмы — ведет себя так же. Однако его охлаждение происходит не так интенсивно, как предсказывают физические законы.

В статье, опубликованной в издании Proceedings of the National Academy of Sciences, физики из Висконсинского университета в Мэдисоне дают объяснение необычным свойствам этого потока. «Люди изучали солнечный ветер с момента его открытия в 1959 году, но есть много важных свойств этой плазмы, которые до сих пор не совсем понятны, — говорит Стас Болдырев, ведущий автор исследования. — Изначально исследователи думали, что солнечный ветер должен очень быстро остывать при удалении от Солнца, но спутниковые измерения показывают, что при достижении Земли его температура в 10 раз превышает ожидаемую. Итак, фундаментальный вопрос: почему он не остывает?»

Солнечный ветер состоит в основном из электронов, протонов и ядер гелия. Этот поток частиц подвержен влиянию магнитных полей, генерируемых под поверхностью Солнца. Электроны, как самые легкие частицы, движутся быстрее остальных. Некоторые из них, у которых больше энергии, путешествуют практически на бесконечные расстояния. Другие электроны не могут оторваться далеко от звезды и в определенный момент начинают возвращаться обратно: при этом их траектории могут заметно меняться при взаимодействии с другими компонентами солнечного ветра.

«Частицы, вектор скорости которых отклоняется от линий магнитного поля, не могут перемещаться в область сильного поля», — поясняет Болдырев. Это значит, что некоторые электроны не возвращаются обратно к центру звезды, а пополняют популяцию так называемых захваченных частиц. «Их судьба — постоянно прыгать туда-сюда», — лаконично подытоживает ученый.

Оказалось, именно этот эффект лежит в основе феномена медленного остывания солнечного ветра. А понять это ученым помогли эксперименты по удержанию плазмы. Для опытов были построены специальные аппараты, в которых частицы проходили через своеобразное «бутылочное горлышко» магнитного поля, где силовые линии приближались друг к другу. Часть электронов прорывается дальше, но большинство из них отражается обратно внутрь машины.

Изучение процессов, проходящих внутри аппаратов для удержания плазмы, показали, что высокоэнергетические электроны — образно говоря, самые горячие — способны очень медленно перераспределять свою энергию по захваченным электронам, нагревая их. По словам ученых, эти результаты хорошо согласуются с данными измерений температуры солнечного ветра.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 11:36
68 минут
Ольга Иванова

Своими корнями история Армении уходит в глубокую древность и неразрывно связана с историей всего Древнего мира. Но зачастую, зная в деталях историю Рима и Древней Греции, мы в гораздо меньшей степени осведомлены о событиях, происходивших в Античное время в Армении, оказавшейся на перекрестке цивилизаций Запада и Востока. В силу многих причин она не попала в должном объеме в учебники и незнакома тем, кто интересуется историей. Попытаемся хоть немного исправить эту несправедливость.

3 часа назад
48 минут
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

Вчера, 15:39
5 минут
Илья Ведмеденко

Специалистам «Роскосмоса» удалось запустить основные двигатели нового модуля «Наука». Ранее сообщалось о технических неполадках, возникших после старта.

Вчера, 11:36
68 минут
Ольга Иванова

Своими корнями история Армении уходит в глубокую древность и неразрывно связана с историей всего Древнего мира. Но зачастую, зная в деталях историю Рима и Древней Греции, мы в гораздо меньшей степени осведомлены о событиях, происходивших в Античное время в Армении, оказавшейся на перекрестке цивилизаций Запада и Востока. В силу многих причин она не попала в должном объеме в учебники и незнакома тем, кто интересуется историей. Попытаемся хоть немного исправить эту несправедливость.

3 часа назад
48 минут
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

21 июля
4 минуты
Сергей Васильев

До сих пор было неизвестно, могут ли плоды передавать сигналы материнскому растению, но опыты, поставленные на томатах, показали, что это действительно происходит.

13 июля
5 минут
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
7 минут
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

11 июля
28 минут
Александр Березин

Еще год назад почти все были уверены, что эпидемия быстро закончится. Ведь научные исследования говорили: иммунитет переболевших очень сильный, а повторные заболевания крайне редки. Российские власти все еще верят в это: глава Роспотребнадзора Анна Попова утверждает, будто повторно болеет только 1%. От этого в России до сих пор ждут достижения «группового иммунитета» осенью — и, разумеется, снятия ковидных ограничений. К сожалению, это пустые надежды. Данные из других стран вообще не показывают реальной возможности достичь группового иммунитета за счет переболевших. Разбираемся в деталях.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: