Оказалось, что наша звезда покрыта крошечными вихрями

Самый мощный в мире солнечный телескоп — телескоп имени Дэниела К. Иноуэ (NSF Daniel K. Inouye Solar Telescope), расположенный недалеко от вершины горы Халеакала на гавайском острове Мауи (США) — позволил астрофизикам впервые получить сверхдетальные изображения поверхности Солнца.

Эти кадры показали, что по поверхности нашей звезды закручиваются тысячи крошечных завихрений, похожих на небольшие водовороты. Таким образом, было получено первое прямое доказательство существования на Солнце давно известного науке явления, называемого неустойчивостью Кельвина-Гельмгольца. До сих пор существование этого явления на Солнце лишь прогнозировалось, но не было подтверждено.

Что такое неустойчивость Кельвина-Гельмгольца

Этот эффект назван в честь физиков лорда Кельвина и Германа фон Гельмгольца, которые описали его еще в XIX веке. Физики обнаружили, что всякий раз, когда две жидкости скользят друг относительно друга с разными скоростями, на границе раздела создается «сдвиг», в результате чего небольшие возмущения перерастают в волнообразные или спиральные вихри, похожие на разбивающиеся океанские волны.

Неустойчивость Кельвина-Гельмгольца наблюдается в различных масштабах: от небольших волн в озерах и океанах (в ветреную погоду) и облачных образований на Земле, до атмосфер газовых гигантов, таких как Юпитер и Сатурн, и взаимодействия солнечного ветра с магнитосферами планет в нашей Солнечной системе. На поверхности Солнца сдвиг, приводящий к неустойчивости Кельвина-Гельмгольца, появляется между соседними потоками солнечной плазмы.

Исследователи, статья которых была опубликована в журнале Nature, сравнили полученные с помощью телескопа покадровые видеоизображения с компьютерными моделями видимой поверхности Солнца и обнаружили, что предсказания были верны.

На видео заметно множество сгруппированных вдоль краев магнитных областей маленьких вихрей, часть которых сопровождаются тонкими темными полосами, известными как бороздки. Разрешение телескопа достаточно высокое, чтобы различать структуры размером всего в десятки километров — это объясняет, почему вихревые узоры до сих пор оставались совершенно незамеченными.

Источник:

NSF/NSO/AURA/MPS via Scince News / YouTube

Ученые считают, что, помимо впечатляющих визуальных эффектов, эти вихри, постоянно закручивая и перемешивая линии магнитного поля Солнца, могут быть движущей силой взрывных событий — солнечных вспышек и выбросов корональной массы. Это основные факторы, способные серьезно нарушить работу нашей современной технологической инфраструктуры, включая электросети, спутники, GPS-навигацию и глобальные коммуникации.

Кроме того, эффектом завихрения, перемешивающим намагниченную и ненамагниченную плазму на поверхности Солнца, может объясняться давняя загадка — почему внешняя атмосфера Солнца, или корона, достигает температуры около 1 миллиона градусов по Цельсию, в то время как поверхность звезды остается на сотни тысяч градусов холоднее.

В ходе будущих наблюдений ученые планируют использовать компьютерные программы для автоматического отслеживания этих вихрей. Это поможет им точно измерить, насколько завихрения на поверхности Солнца способствуют нагреву короны и возникновению космической непогоды.

А о том, что известно науке о Солнце на сегодняшний день, читайте в материале «Вокруг света».