Наше постоянно меняющееся Солнце непрерывно выбрасывает свою материю в космос. Самые грандиозные результаты таких событий — массивные облака, которые извергаются из Солнца и называются корональными выбросами массы (Coronal mass ejections или CME).
© Philippe TOSI | spaceweather.com
Солнечным бурям часто предшествуют яркие вспышки света, всплески тепла или шквал солнечных энергетических частиц. Но есть бури, не имеющие типичных предупреждающих знаков: они словно возникают из ниоткуда, и ученые называют их скрытыми CME.
Международная команда исследователей под руководством специалистов Лаборатории космических наук в Калифорнийском университете в Беркли и частично финансируемая НАСА разработала модель, которая имитирует эволюцию этих тайных солнечных бурь.
Модель, основанная на данных миссий НАСА STEREO и SOHO, показывает, как медленный бесшумный процесс может неожиданно создавать искривленную массу магнитных полей на Солнце, которая затем отрывается и уносится в космос — и все это без каких-либо предварительных сигналов.
По сравнению с типичными выбросами корональной массы, которые извергаются со скоростью 2896 км/с, скрытые CME двигаются хаотично со скоростью от 402 до 700 км/с. Грубо говоря, это скорость солнечного ветра — постоянного потока заряженных частиц, который течет от Солнца. Учитывая их скорость, мощности скрытых CME-выбросов обычно недостаточно, чтобы вызывать крупные космические погодные события. Но из-за их внутренней магнитной структуры они все же могут приводить к незначительным или умеренным возмущениям магнитного поля Земли.
Чтобы раскрыть происхождение скрытых СМЕ, ученые разработали модель магнитных полей Солнца, имитирующую их силу и движение в его атмосфере. Центральным в модели было дифференциальное вращение Солнца, означающее, что разные точки на нем вращаются с разной скоростью. В отличие от Земли, которая вращается как твердое тело, наше светило вращается быстрее на экваторе, чем на своих полюсах.
Модель показала, что дифференциальное вращение заставляет солнечные магнитные поля растягиваться и распространяться с разной скоростью. Ученые продемонстрировали, что этот постоянный процесс генерирует достаточно энергии для образования скрытых CME в течение примерно двух недель. Вращение Солнца со временем усиливает напряженность линий магнитного поля, в конце концов превращая их в натянутый виток энергии. По мере нарастания напряжения катушка расширяется и превращается в массивный пузырь из закрученных магнитных полей — и скрытый CME тихо, без предупреждения покидает Солнце.
Такие компьютерные модели могут помочь исследователям лучше понять воздействие Солнца на околоземное пространство и потенциально улучшить нашу способность прогнозировать космическую погоду.
Исследование опубликовано в Journal of Geophysical Research.