RW Space

Видимая поверхность Солнца определяется суматохой.

Огромные башни тепла поднимаются вверх из глубины Солнца, распространяются наружу, охлаждаются и опадают по краям конвекционных ячеек размером с Техас.

Самый мощный солнечный телескоп на Земле, солнечный телескоп Дэниела К. Иноуйе NSF, расположенный на Гавайях, уже радикально изменил наше представление о Солнце.

Теперь он сделал огромное прыгнуть вперед. На изображениях Солнца с самым высоким разрешением, когда-либо сделанных, Иноуэ продемонстрировал скрытый ландшафт вихревых водоворотов, кружащихся вокруг магнитных границ Солнца.

Эти особенности известны как нестабильность Кельвина-Гельмгольца (KHI). Они были предсказаны теорией на протяжении десятилетий, но никогда раньше не наблюдались на Солнце.

Новые наблюдения не просто подтверждают теорию: они предполагают, что KHI — это не изолированные возмущения, а почти повсеместно встречающаяся особенность солнечной поверхности.

«Мы были действительно поражены невероятным количеством мелких деталей и динамической активности, видимых на изображениях с высоким разрешением», — рассказал физик Солнца Дэвид Куридзе из Национальной солнечной обсерватории США. ScienceAlert.

«Что нас действительно удивило, так это то, сколько событий KHI мы обнаружили. Мы совершенно не ожидали увидеть, насколько они вездесущи на магнитной поверхности».

Нестабильности Кельвина-Гельмгольца представляют собой спиральные узоры, которые образуются на границе, где две жидкости скользят друг мимо друга, как океанские волны или определенные облачные образования.

Поскольку плазма Солнца настолько турбулентна, ожидали ученые KHI тоже появится там, но предыдущим инструментам и наблюдениям не хватало разрешения, чтобы их увидеть.

Все изменилось с приходом Иноуе. В апреле 2025 года телескоп был развернут для наблюдения за магнитно-активной областью недалеко от солнечного пятна, чтобы запечатлеть движение солнечной плазмы в движении.

«Каждое крупное открытие о Солнце добавляет еще один крошечный кусочек к очень большой головоломке, и у Солнца нет недостатка в неразгаданных тайнах».

Физик Солнца Фридрих Вегер, Национальная солнечная обсерватория

Когда исследователи получили данные обратно и начали их обрабатывать, они сразу поняли, что смотрят на характерные признаки вихрей KHI – но это была легкая часть процесса.

«Предоставить доказательства того, что «то, что выглядит, ходит и крякает как утка, на самом деле является уткой», гораздо сложнее и может быть только быть достигнуто с помощью данных с самым высоким пространственным разрешением солнечной поверхности, когда-либо полученных, и наиболее полного и детального численного компьютерного моделирования, когда-либо выполненного (только для этой цели), — рассказал ScienceAlert физик Солнца Фридрих Вёгер из Национальной солнечной обсерватории.

«Это было очень захватывающее время, потому что последствия могут быть очень далеко идущими».

Эта кропотливая работа действительно показывает, что постоянно развивающиеся завитки в солнечной плазме — это KHI, но она также является шагом вперед далее.

Наблюдения показывают, что водовороты являются почти повсеместной особенностью границ между магнитными структурами и пузырьковой конвекцией вокруг них. Они продолжали появляться, куда бы ни смотрела команда, формируясь, когда быстро движущаяся плазма прорывается через более медленную плазму на магнитных границах.

Сопутствующее моделирование воспроизводило то же поведение, предполагая, что нестабильность является общей чертой этих магнитных интерфейсов, а не редким, локализованным событием.

«Настоящим сюрпризом было то, насколько вездесущ KHI на самом деле по всей поверхности», — сказал Куридзе.

«Чтобы создать его в реальной физической системе, вам нужен удивительно тонкий баланс между конкурирующими физическими силами. Поэтому обнаружить, что эти строгие требования выполняются практически повсюду на границах магнитных элементов, просто удивительно».

Последствия выходят далеко за рамки знания о наличии на Солнце красивых водоворотов.

Если KHI действительно так широко распространены по поверхности Солнца, они могут влиять на поток энергии через солнечную атмосферу почти повсюду, смешивая плазму и магнитные поля, когда они скручиваются и распадаются.

Понимание этих мелкомасштабных процессов является важным шагом на пути к объяснению более крупных загадок, таких как почему внешняя атмосфера Солнца такая неожиданно горячая и что вызывает огромные извержения, которые вызывают космическую погоду.

«Современное общество зависит от технологий, которые уязвимы к космической погоде. Чтобы лучше понять и в конечном итоге спрогнозировать наиболее разрушительное поведение Солнца, мы сначала должны понять крошечные физические процессы, которые им управляют», — сказал Вегер.

«Это открытие впервые раскрывает один из этих процессов. уровень детализации, которого мы раньше не видели».

По теме: Самое длинное путешествие, которое когда-либо совершал солнечный свет, происходит до того, как он покинет Солнце

Даже после столетий изучения нашей ближайшей звезды, чем острее становится наше изображение, тем сложнее кажется Солнце.

Иноуе — один из наших лучших инструментов для раскрытия секретов, скрывающихся на его пылающей поверхности.

«Это открытие — лишь один важный фрагмент, который мы должны изучить гораздо более широкую картину, будь то происхождение и эволюция явлений космической погоды или просто то, как функционирует Солнце», — рассказал Вёгер ScienceAlert.

«Каждое крупное открытие о Солнце добавляет еще один крошечный кусочек к очень большой головоломке, и у Солнца нет недостатка в неразгаданных тайнах».

Результаты подробно описаны в журнале Nature.