Главные секреты Солнца: какие загадки нашей звезды ученые до сих пор не разгадали

Как только люди начали отправлять в космос исследовательские зонды, знания о физике Солнца начали расти в геометрической прогрессии. Ученые смогли впервые увидеть нашу звезду в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах света. Эти наблюдения позволили обнаружить много необъяснимых явлений на Солнце. Многие из этих явлений уже получили объяснение, но все еще существуют нерешенные загадки, над которыми ломают голову ученые, пишет Space.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Хотя существует еще много нераскрытых тайн Солнца, существуют три самые главные, которые ученые сейчас пытаются раскрыть с помощью различных космических аппаратов и наземных обсерваторий.

Тайна слишком высокой температуры короны Солнца

Внешняя атмосфера Солнца под названием корона нагревается примерно до 1 млн градусов Цельсия. Но на поверхности Солнца, которая называется фотосфера, температура намного ниже – примерно 5500 градусов Цельсия. В этом и состоит загадка: если атмосфера получает свою энергию от Солнца, то как корона звезды может более горячей, чем само Солнце?

Можно провести аналогию с костром. Если костер дает тепло, можно ожидать, что воздух станет холоднее, а не горячее, чем дальше он находится от костра.

В физике температура определяется как количество энергии внутри атомов, из которых состоит вещество, например, воздух. Если атомы воздуха вибрируют с большой энергией, то воздух горячий. Если они вибрируют меньше, то воздух холоднее. Но это определение не учитывает плотность. Если воздух плотнее с большим количеством атомов той же температуры, температура воздуха не меняется. Но меняется энергия в воздухе.

В контексте Солнца корона намного горячее, но менее плотная, чем поверхность звезды. Поверхность, с другой стороны, холоднее, но имеет более высокую плотность. Результатом является то, что, хотя температура фотосферы ниже, общая энергия все еще выше.

Хотя известно, что корона горячая из-за более высокой энергии в фотосфере, это все еще не решает проблему ее нагрева. Остается загадкой, как энергия переносится с поверхности Солнца в атмосферу звезды. Существует несколько теорий, но никаких убедительных подтверждений им пока нет.

Внутреннее динамо Солнца и солнечный цикл

У Солнца есть 11-летний цикл активности, которая то увеличивается, то уменьшается за этот период времени. На пике солнечного цикла, который называется солнечным максимумом, возникает много солнечны пятен, вспышек и корональных выбросов массы. В период солнечного минимума наша звезда может быть минимально активной в течение нескольких месяцев и даже лет.

Но от цикла к циклу существенно меняется величина солнечного максимума. Некоторые солнечные циклы имеют пик, которые длиться более чем в два раза дольше, чем в других циклах.

Ученые понимают в общих чертах, что движет солнечным циклом. Поскольку Солнце вращается с разной скоростью на разных широтах, его магнитное поле медленно набирает обороты и становится более концентрированным, что создает большую магнитную активность. В конце концов, магнитное поле набирает обороты настолько сильно, что исчезает под поверхностью солнца, открывая базовое минимальное магнитное поле Солнца.

Сложную физику управляющую магнитным полем Солнца изнутри звезды под названием солнечное динамо и почему оно вызывает 11-летние циклы с различными пиками активности, еще не полностью могут объяснить ученые.

Прогнозирование вспышек на Солнце и корональных выбросов массы

Вспышки и корональные выбросы массы (извержения плазмы) являются основными факторами космической погоды. Именно она влияет на околоземную среду, что имеет последствия для электросетей, спутников и радиосвязи. По всему миру ученые публикуют прогнозы, чтобы сообщить о потенциальных последствиях активности Солнца.

Хотя те, кто прогнозирует космическую погоду и делают очень важную работу, составить более правильные прогнозы мешает недостаток знаний о факторах, вызывающих вспышки и корональные выбросы массы.

Сейчас ученые могут определить, когда существует высокая вероятность возникновения извержений на Солнце, но они не могут сказать точно, когда это случится. Чтобы лучше предсказывать эти события, нужно сначала понять сложные процессы, которые вызывают вспышки и корональные выбросы массы в очень малых масштабах.

Над разгадкой этих тайн активно работают космические зонды, а также наземные солнечные телескопы. Вместе они собирают важные данные, необходимые для раскрытия главных тайн Солнца.

Как уже писал Фокус, получен первый гиперспектральный снимок северного сияния, который показывает истинные цвета этого атмосферного явления. Теперь ученые могут получить новое представление о загадочном полярном сиянии.