Команда ученых под руководством специалистов из Института исследований Солнечной системы им. Макса Планка и Университета Геттингена обнаружила волновые завихрения на Солнце, известные как волны Россби. Эти образования распространяются в направлении, противоположном вращению Солнца, сохраняются в течение нескольких месяцев и имеют максимальные амплитуды на экваторе звезды.
© MPS/NASA/HormesDesign
Десятки лет ученые размышляли о существовании на Солнце таких волн, которые должны присутствовать в каждой вращающейся жидкостной системе. Солнечные волны Россби являются близкими родственниками волн Россби в атмосфере и океанах Земли.
Атмосферные волны Россби можно увидеть почти на каждой погодной карте северного полушария Земли как извилины в струйном потоке, отделяющем холодный полярный воздух на севере от более теплого субтропического воздуха на юге. Иногда эти волны достигают экваториальных областей и могут влиять даже на погоду в Австралии. Волны этого типа, часто называемые планетными волнами, возникают на каждой вращающейся сфере из-за силы Кориолиса. Сатурианский шестиугольник — устойчивый облачный паттерн на северном полюсе планеты — также может быть проявлением этих волн.
Существование волн Россби на звездах было предсказано около сорока лет назад. «Солнечные волны Россби имеют очень малые амплитуды и периоды в несколько месяцев, поэтому их чрезвычайно сложно обнаружить», — говорит доктор Лоран Гизон. Исследование потребовало многолетних высокоточных наблюдений. Ученые проанализировали шестилетний набор данных, полученных с гелиосейсмического и магнитного детекора HMI (Helioseismic and Magnetic Imager) на борту космической обсерватории солнечной динамики НАСА SDO (Solar Dynamics Observatory), запущенной в 2010 году.
«Изображения HMI имеют достаточно высокое пространственное разрешение, чтобы мы могли следить за движением фотосферных гранул на видимой поверхности Солнца», — говорит доктор Бьерн Лептьен. Эти гранулы представляют собой небольшие конвективные ячейки размером около 1500 километров. В новом исследовании ученые использовали гранулы в качестве пассивных индикаторов, чтобы выявить лежащие в их основе гораздо более крупные вихревые потоки, связанные с волнами Россби. Кроме того, были использованы методы гелиосейсмологии для подтверждения открытия и изучения волн внутри светила на глубине до 20 000 километров.
«Мы обнаружили широкомасштабные волновые завихрения, которые движутся в направлении, противоположном вращению звезды. То, что эти волны видны только в экваториальных областях, совершенно неожиданно», — говорит Гизон. Вихревые паттерны стабильны в течение нескольких месяцев. Исследователи смогли определить четкую зависимость между частотой и длиной волн, что позволило идентифицировать их как волны Россби.
Солнечные волны Россби имеют гигантские размеры, их длины сравнимы с солнечным радиусом. Они являются неотъемлемым компонентом внутренней динамики Солнца, поскольку обеспечивают половину его крупномасштабной кинетической энергии.
Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.