Нові дослідження сильних магнітних полів, що утворюються всередині Сонця і спричиняють сильні виверження речовини з його поверхні, можуть допомогти передбачати сонячні спалахи.
Математики і астрофізики з Великобританії та Італії всебічно змоделювали появу скручених магнітних полів у сонячній атмосфері та перевірили свої моделі за допомогою спостережень. Це стало проривом для розуміння процесу, внаслідок якого відбуваються сонячні спалахи. Статтю науковців оприлюднив журнал Nature Communications.
Результати нової наукової роботи можуть стати основним елементом, що допоможе розгадати загадку, яку геліофізики прагнули розкрити десятиліттями — причину походження магнітного закручування в сонячній атмосфері. Відповідь на цю загадку дасть змогу краще зрозуміти космічну погоду, спричинену викидами речовини з поверхні Сонця в періоди його активності.
Найсильніші викиди в Сонячній системі виникають в активних ділянках сонячної атмосфери, тобто там, де концентруються дуже складні за формою, скручені магнітні поля, що виходять зсередини Сонця в його атмосферу. Ці особливості — важливі попередники для появи спалахів і викидів корональної маси. Саме тому їх можна використати як своєрідну систему раннього попередження про ці події, але для цього треба повністю зрозуміти процес формування таких магнітних полів.
Доктор Девід МакТаґґарт (David MacTaggart) зі Школи математики та статистики Університету Глазго — перший автор статті в Nature Communications — сказав: «Давнє припущення, яке поділяють багато геліофізиків, полягає в тому, що активні ділянки на Сонці утворені цими великими скрученими трубками магнітного поля. Це припущення було підкріплено багатьма дослідженнями, які показали, що воно є правильним, але існували й інші пояснення і їх не можна було так просто відкинути. Магнітна скрученість (magnetic twist) є проявом магнітної топології — того, як з’єднуються лінії магнітного поля. Потрібна пряма міра цієї магнітної топології».
МакТаґґарт і його співробітники з Даремського університету (Великобританія) та Обсерваторії Катанія Національного інституту астрофізики (Італія) показали, що за допомогою конкретного і прямого вимірювання магнітної топології, яку називають магнітним намотуванням (magnetic winding), можна виявити докази утворення активних ділянок закрученими силовими лініями магнітного поля.
Магнітне намотування вперше дослідили в моделюванні скручених трубок магнітного потоку, що виходять в сонячну атмосферу. Щоб досягти атмосфери, трубкам треба пройти крізь зону турбулентної конвекції, яка значно деформує магнітне поле на етапі його формування. Хоча конвекція сильно впливає на інші параметри, було показано, що магнітне намотування є стійкою характеристикою, а тому цілком послідовно вказує на появу скрученої трубки в конкретному діапазоні значень магнітного поля.
Результат моделювання появи скрученої магнітної трубки. Червона площина позначає горизонтальну межу фотосфери, де вимірювали магнітне поле. Кольорова смужка показує напруженість (безрозмірну) магнітного поля. Темніші кольори (головно сині) вказують на слабку напруженість поля, а світліші кольори (зелений і жовтий) вказують на більшу напруженість поля. Фото з сайту https://phys.org.
Наукова група побудувала складну математичну модель процесу, яка дозволила їм моделювати магнітне намотування в різних умовах. Аналіз, використаний в моделюванні, потім застосували до спостережень активних ділянок на Сонці. Їх обрали таким чином, щоб вони були якомога ближче схожі на модельовані. Послідовна ознака магнітного намотування, виявлена під час моделювання, була також знайдена під час спостережень.
Доктор МакТаґґарт додав: «Разом із наявними ознаками магнітне намотування є останньою частиною головоломки, яка підтверджує, що скручені магнітні поля активної ділянки виходить в сонячну атмосферу, а не виникають там. Цей результат має важливі наслідки для нашого розуміння еволюції активної ділянки та вказує на магнітне намотування як на новий і важливий інструмент для аналізу сонячного магнітного поля».
За інф. з сайту https://phys.org підготував Іван Крячко
