Ученые объяснили высокую температуру солнечного ветра — Naked Science
6 минут
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.
20 октября
4 минуты
Сергей Васильев

Глубоко в носоглотке ученые обнаружили новую — четвертую — пару крупных слюнных желез, о существовании которой ранее никто не подозревал.

Позавчера, 11:36
5 минут
Илья Ведмеденко

Разработанный для NASA космический аппарат OSIRIS-REx коснулся поверхности Бенну — небольшого околоземного астероида, входящего в группу Аполлонов. Возвращение зонда на Землю запланировано на 2023 год.

Вчера, 09:40
5 минут
Сергей Васильев

Американского жука Nosoderma diabolicum не раздавит даже проехавший по нему автомобиль: жесткие надкрылья насекомого выдерживают огромные нагрузки благодаря необычным структурам, напоминающим соединение деталей пазла.

20 октября
4 минуты
Сергей Васильев

Глубоко в носоглотке ученые обнаружили новую — четвертую — пару крупных слюнных желез, о существовании которой ранее никто не подозревал.

16 октября
6 минут
Василий Парфенов

Несмотря на устоявшееся мнение, согласно которому газотурбинные двигатели (ГТД) почти достигли технологического совершенства и прироста характеристик более чем на единицы процентов в новых моделях ждать не стоит, инженеры продолжают искать способы радикально их улучшить. Компания GE Aviation уже до конца 2020 года собирается представить предсерийные экземпляры своих революционных силовых установок, которые должны быть на 20% долговечнее, на 35% экономичнее и будут иметь улучшенную на 80% энерговооруженность, чем предыдущие аналогичные модели.

19 октября
4 минуты
Ольга Иванова

Международная группа ученых сделала рентгеновские снимки грудного отдела тела муравьев, проанализировав их мышцы и внутренний скелет. В результате исследователи выяснили, что сила этих насекомых связана с потерей способности летать.

28 сентября
29 минут
Александр Березин

Сентябрь 2020 года принес в Закавказье войну — столкновение Азербайджана и Нагорного Карабаха получило большой размах, общее число жертв, судя по всему, уже перевалило за сотню, а Ереван и Баку объявили мобилизацию (в Азербайджане — частичную). Объективного смысла в войне для самих участников нет. Баку не победит, но и Армения от конфликта ничего не выиграет. Пользу конфликт, однако, объективно принесет Турции, а также тем, кто поставляет в Азербайджан оружие. Возникает вопрос: почему война оказалась возможна, несмотря на дружественную позицию России к Армении, и зачем на нее пошли в Баку? И есть ли у Еревана разумный выход из назревающей бойни?

16 октября
6 минут
Денис Гордеев

Люди со второй и четвертой группами крови с большей вероятностью переболеют Covid-19 в тяжелой форме.

20 октября
4 минуты
Сергей Васильев

Глубоко в носоглотке ученые обнаружили новую — четвертую — пару крупных слюнных желез, о существовании которой ранее никто не подозревал.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: