Внешняя часть атмосферы Солнца в сотни раз горячее его видимой поверхности. Температура видимой поверхности составляет около 5500 °C, тогда как внешняя атмосфера, называемая короной, может нагреваться более чем до миллиона градусов Цельсия.
Команда, в которую вошли Вэй Сунь из Китайского института атомной энергии и Юнли Пин из Пекинского педагогического университета, искала ответ на вопрос, за счёт чего получается такая разница. Для этого они попытались выяснить, как могут возникать небольшие выбросы энергии на Солнце.
Учёные предполагают, что бесчисленные крошечные вспышки, называемые нановспышками, в совокупности могут помогать поддерживать высокую температуру короны. Новый эксперимент исследует один из возможных механизмов запуска таких событий.
Когда области с противоположно направленными магнитными полями сближаются и конфигурация силовых линий меняется, запасённая магнитная энергия может высвобождаться и нагревать частицы. Этот процесс называется магнитным пересоединением. Чтобы выяснить, как такие поля могут встретиться, исследователи направили четыре перекрывающихся лазерных луча на пластиковую мишень с мелко волнистой поверхностью на лазерной установке Shenguang‑II в Шанхае. Импульсы продолжались миллиардную долю секунды и превращали вещество мишени в плазму.
Когда плазма расширялась в гораздо менее плотную окружающую среду и замедлялась, неровности на её границе разрастались в пальцеобразные и грибовидные структуры. Такое поведение известно как неустойчивость Рэлея‑Тейлора. Плазма также сама создавала магнитные поля вокруг этих структур, причём у соседних образований поля были направлены противоположно. Компьютерное моделирование показало, как расширяющиеся структуры сближали эти поля, позволяя им пересоединяться и нагревать окружающую плазму.
Для сравнения исследователи повторили эксперимент с плоской пластиковой мишенью. В этом случае поток плазмы был более однородным и пальцеобразные структуры не возникали. При использовании волнистой мишени максимальная электронная температура достигла эквивалента примерно 820 000 °C. В эксперименте с плоской мишенью она была примерно вдвое ниже. В отдельной компьютерной симуляции исследователи подавили образование магнитных полей, после чего дополнительный нагрев почти исчез. Это ещё раз подтвердило роль магнитного поля.
На Солнце похожие условия могут возникать там, где относительно холодная плотная плазма падает через окружающую атмосферу. Это явление, называемое корональным дождём, может создавать границы, на которых развивается такая неустойчивость. Лабораторная плазма была значительно плотнее солнечной, а процесс протекал гораздо быстрее, чем солнечные нановспышки. Исследователи сравнили ключевые безразмерные физические параметры, чтобы определить, какие особенности эксперимента можно перенести на солнечную корону, однако установка не воспроизводила весь процесс накопления магнитной энергии на Солнце.
Полученные результаты подтверждают существование механизма, который может участвовать в нагреве короны. Чтобы выяснить, насколько часто он действует на Солнце и какую долю нагрева обеспечивает, потребуются дальнейшие наблюдения и эксперименты.
Источник: habr.com