Температура на поверхности нашей звезды составляет порядка 6000°C, а вот ее атмосфера разогрета до миллиона градусов. Мы, жители Земли, склонны представлять, что тепло утрачивается, поднимаясь в атмосферу, пишут преподаватели физики Ханна Шункер и Дэвид Понтин (Университет Ньюкасла) в статье на The Conversation. Чем же объясняется температурный парадокс Солнца?
Этот вопрос исследуется многими учеными. Окончательного ответа пока еще нет, однако имеется несколько гипотез о происхождении энергии, настолько сильно прогревающей атмосферу Солнца. Наиболее серьезно выглядит гипотеза, связанная с магнитным полем нашей звезды.
Температура Солнца
Тепло вырабатывается в самом центре звезды, в ее ядре, где температура достигает 27 миллионов градусов по шкале Цельсия. И подобно тому, как вы отходите от пылающего костра, температура снижается по мере удаления от звездного ядра.
Установлено, что Солнце на своей поверхности нагревается примерно до 6000°C, а это значит, что снаружи звезда намного холоднее, чем в своем центре. Кроме того, ее охлаждение продолжается и на некотором расстоянии над звездной поверхностью.
Но выше в атмосфере Солнца температура внезапно возрастает до более чем миллиона градусов. Соответственно, есть что-то, нагревающее атмосферу звезды. Но пока трудно определить, что же вызывает настолько высокий нагрев.
Магнитное поле Солнца
Самой популярной гипотезой среди экспертов является то, что магнитное поле Солнца вытягивает энергию из собственных недр через поверхность и в солнечную атмосферу.
Как у Земля, у Солнца имеется магнитное поле. Его обычно визуально представляют в виде линий (невидимых), связывающих северный и южный полюса какой-либо звезды или планеты.
Увидеть магнитные поля невозможно, но можно узнать об их существовании, используя объекты, реагирующие на них. К примеру, на Земле стрелка компаса будет всегда указывать на север, поскольку ее положение соответствует магнитному полю Земли.
У нашей звезды тоже есть полюса – Северный и Южный – однако структура ее магнитного поля иная, если сравнить с Землей, и выглядит значительно более запутанной. На поверхности звезды силовые линии магнитного поля образуют множество петель, вздымающихся от Солнца в его атмосферу, причем эти петли меняются постоянно.
При соприкосновении солнечных магнитных петель могут происходить внезапные всплески огромного количества энергии, разогревающие атмосферу. Ученым также известно, что движение тепловых волн, переносящих энергию к атмосфере, происходит вдоль силовых линий магнитного поля. Поэтому считается, что силовые линии могут быть ответственны за высокую температуру атмосферы Солнца.
Только вот как это происходит: в результате комбинирования волн и энергетических выбросов или как-то совсем иначе? Необходимо измерить магнитное поле звезды, чтобы разобраться.
Измерение магнитного поля Солнца
Как и на Земле, магнитные поля нашей звезды невидимы, но их можно зафиксировать, поскольку они слегка изменяют световое излучение, исходящее от Солнца. Поверхность звезды очень блестящая, поэтому легко распознать любые изменения в исходящем от нее свете, обнаруживая магнитное поле.
Но солнечная атмосфера настолько горячая, что световое излучение в ней не различимо. Вместо этого там производятся рентгеновские лучи – тип излучения, который увидеть невозможно, даже если воспользовавшись особыми рентгеновскими телескопами. Исходящие из атмосферы Солнца рентгеновские лучи слишком слабы, чтобы по ним можно было определить, как ведет себя магнитное поле в солнечной атмосфере.
Хорошей новостью является то, что насовский зонд Parker Solar Probe прямо сейчас вращается по сужающейся орбите все ближе и ближе к Солнцу и пересекает магнитное поле звезды, что позволяет измерить его. В ближайшие годы ученым предстоит получить много интересной информации о Солнце (зонд Паркер достигнет наибольшей близости к Солнцу на 22-26 перигелии, в 2024-2025 гг.).
Ожидается, что результаты изучения магнитного поля Солнца позволит нам лучше понять, что именно делает атмосферу звезд значительно более горячей, чем температуры на поверхности.