Солнечные ветры, достигающие Земли, горячее, чем должны быть. Ученые выяснили почему

Наша планета постоянно «купается» в ветрах, исходящих от звезды в центре нашей Солнечной системы.

Мы знаем, что частицы, составляющие плазму солнечной гелиосферы, охлаждаются по мере их распространения. Проблема заключается в том, что у них понижается температура гораздо медленнее, чем предсказывают модели.

«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 физик Стас Болдырев из Университета Висконсин-Мэдисон.

«Изначально исследователи считали, 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».

Исследовательская группа использовала лабораторное оборудование для изучения движущейся плазмы и теперь думает, что ответ на эту проблему лежит в электронах, которые, похоже, просто не могут выйти из-под контроля Солнца.

Долгое время считалось, что сам процесс расширения подчиняется адиабатическим законам, а это означает, что тепловая энергия не добавляется и не удаляется из системы. Это делает цифры красивыми и простыми, но предполагает, что энергия проскальзывает внутрь или из потока частиц.

К сожалению, путешествие электрона совсем не просто: его заталкивают во власть огромных магнитных полей. Этот хаос оставляет много возможностей для передачи тепла.

Просто, чтобы еще больше усложнить ситуацию, благодаря своей крошечной массе, электроны быстрее более тяжелых ионов, при вылете из атмосферы Солнца, оставляя в значительной степени положительно заряженное облако частиц.

В конечном счете, растущее притяжение между двумя противостоящими зарядами захватывает инерцию летящих электронов, затягивая их обратно к исходной линии, где магнитные поля снова изменяют их пути.

Болдырев и его коллеги предполагают, что популяция захваченных электронов играет важную роль в том, как электроны распределяют свою тепловую энергию, изменяя типичные распределения скоростей и температур частиц не предсказуемым образом.

Это исследование было опубликовано в PNAS.

Источники: Фото: NASA