Загадочное явление на Солнце веками смущало ученых: что удалось выяснить

Почему пятна на Солнце могут существовать так долго, было загадкой на протяжении многих веков. Новый метод наблюдения раскрыл тайну, которая смущала ученых еще задолго до Галилео Галилея, который первым рассматривал эти объекты в телескоп.

Об открытии, которое сделала международная исследовательская группа с помощью немецкого солнечного телескопа GREGOR, сообщает журнал «Астрономия и астрофизика».

Известно, что пятна образуются, когда внутри конвективной зоны Солнца раскаленная плазма охлаждается, двигаясь к поверхности светила, забирая с собой энергию.

Эта плазма становится плотнее, образуя более холодные темные пятна, пока тепло из глубин Солнца снова не заставит ее подняться. И все это время магнитные поля продолжают скручиваться, ломаться и перестраиваться. Это объясняет связь солнечных пятен со вспышками.

Стабильные солнечные пятна могут дать больше информации о цикле солнечной активности, который длится около 11 лет и достигает пика во время солнечного максимума. Предыдущие объяснения их стабильности предполагали равновесие между магнитными полями и давлением газа, но магнитные потрясения долгое время затрудняли наблюдение за этим явлением.

С помощью нового метода, который устраняет помехи от земной атмосферы и показывает впечатляюще четкие изображения, исследователи из Института солнечной физики во Фрайбурге (Германия) сделали возможным анализ поляризованного света от Солнца. Команда ученых смогла точно определить, откуда он поступает внутри солнечных пятен и что происходит внутри.

Оказалось, что равновесие в солнечных пятнах — это баланс давления и магнетизма. Магнитные поля сильны, когда электроны остаются несвязанными, но чем больше давления, тем больше они объединяются в пары и ослабляется магнитное поле.

Достаточное давление уравновешивает силу магнитных полей и сохраняет солнечные пятна целыми в течение длительного времени. Это известно как магнитогидростатическое равновесие, которое описывает свойства газа или жидкости (например, солнечной плазмы) в магнитном поле. Поскольку солнечная плазма может проводить электричество, она поддерживает магнитное поле, с которым взаимодействует.

«[Наши] результаты обеспечивают решающее наблюдательное и теоретическое подтверждение идеи о том, что солнечные пятна медленно эволюционируют вокруг равновесного состояния и находятся в магнитогидростатическом равновесии, тем самым помогая объяснить их длительный срок жизни», — говорится в опубликованном исследовании.

Понимание того, почему солнечные пятна — и солнечная турбулентность, которая с ними связана — могут задерживаться так долго, поможет нам лучше прогнозировать космическую погоду и, возможно, предотвратить затмения, повреждение спутников и угрозы здоровью астронавтов.