Крупнейший солнечный телескоп Иноуэ раскрыл тайну вихрей на поверхности Солнца

Международная команда исследователей из Национальной солнечной обсерватории (NSF NSO), Высотной обсерватории (NSF NCAR HAO) и Института исследований Солнечной системы Общества Макса Планка (MPS) совершила прорыв в гелиофизике. Используя крупнейший в мире солнечный телескоп Иноуэ, ученые впервые с беспрецедентной точностью зафиксировали на поверхности Солнца проявления так называемой неустойчивости Кельвина — Гельмгольца.

Это физическое явление, теоретически описанное лордом Кельвином и Германом фон Гельмгольцем еще около 1870 года, возникает, когда два потока вещества движутся с разной скоростью. На их границе образуется сдвиг скоростей, из-за которого мелкие возмущения быстро разрастаются, превращаясь в эффектные волнообразные или даже спиралевидные вихри. Наблюдать нечто подобное можно и на Земле — например, в виде гребней океанских волн, разбивающихся о берег.

Уникальные снимки и загадочные вихри

Неустойчивость Кельвина — Гельмгольца известна во многих областях физики — от гидродинамики до астрофизики, однако увидеть ее непосредственно на Солнце с такой детализацией удалось только сейчас. Снимки, полученные телескопом Иноуэ, выявили «деформированные границы магнитных структур и чрезвычайно тонкие полосы» — характерные признаки развития этого явления.

Особый интерес для исследователей представляют вихри намагниченной солнечной плазмы. Согласно ведущей гипотезе, Солнце накапливает магнитную энергию благодаря процессу, который называют «плетением магнитного потока» (flux braiding). При этом линии магнитного поля закручиваются друг вокруг друга, напоминая пряди косы. Однако до сих пор оставалось загадкой, что именно запускает этот механизм.

Ключ к пониманию космической погоды

Новые наблюдения позволяют предположить, что вихревые структуры, возникающие вследствие неустойчивости Кельвина — Гельмгольца, могут быть тем самым недостающим звеном, которое связывает динамику плазмы с накоплением магнитной энергии. Если это подтвердится, ученые смогут лучше прогнозировать солнечные вспышки и другие проявления активности, влияющие на космическую погоду.

Солнечная активность напрямую воздействует на Землю: она способна вызывать сбои в работе спутников, систем связи и другой электроники. Понимание механизмов, управляющих этими процессами, имеет огромное практическое значение. Полученные изображения не только ценны для науки, но и поражают своей красотой, позволяя увидеть процессы, происходящие на расстоянии миллионов километров от нас.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature. Открытие уже называют важным шагом в изучении Солнца, а сами снимки, вероятно, станут одними из самых впечатляющих в истории астрономии.