Первое наблюдение сфокусированной плазменной волны на Солнце

Важные новости

Первое наблюдение сфокусированная плазменная волна на Солнце

Численное моделирование процесса МГД-линзирования при t/t0 = 0,185 на основе наблюдаемой геометрической формы КД . Фото: Nature Communications (2024 г.). DOI: 10.1038/s41467-024-46846-z

Учёные впервые наблюдали плазменные волны солнечной вспышки, сфокусированные корональной дырой, что сродни фокусировке звуковых волн, ответственных за эффект Ротонды в архитектуре или фокусировка света с помощью телескопа или микроскопа.

Открытие опубликовано в журнале Nature Communications, может быть использован для диагностики свойств плазмы, в том числе «солнечных цунами», генерируемых солнечными вспышками, а также для исследования фокусировки плазменных волн от других астрономических систем.

Солнечная корона — это самая удаленная часть солнечной атмосферы. , область, состоящая из магнитных плазменных петель и солнечных вспышек. Состоящее в основном из заряженных ионов и электронов, оно простирается на миллионы километров в космос и имеет температуру более миллиона Кельвинов. Оно особенно заметно во время полного солнечного затмения, когда его называют «огненным кольцом».

<р>Магнитогидродинамические волны в короне — это колебания электрически заряженных жидкостей под воздействием магнитных полей Солнца. Они играют фундаментальную роль в короне, нагревая корональную плазму, ускоряя солнечный ветер и генерируя мощные солнечные вспышки, которые покидают корону и улетают в космос.

Ранее они наблюдались во время типичных волновых явлений, таких как преломление, пропускание и отражение в короне, но фокусировки до сих пор не наблюдалось.

Используя наблюдения с высоким разрешением Обсерватории солнечной динамики, спутника НАСА, который наблюдает за Солнцем с 2010 года, исследовательская группа, состоящая из ученых из нескольких китайских учреждений и одного из Бельгии, проанализировала данные солнечной вспышки 2011 года.

> <р>Вспышка вызвала мощные, почти периодические возмущения, которые перемещались вдоль поверхности Солнца. Данные представляют собой форму магнитогидродинамических волн. Данные выявили серию волновых фронтов дугообразной формы с центром вспышки в их центре.

Этот волновой цуг распространялся к центру солнечного диска и проходил через корональную дыру— область относительно прохладной плазмы – на низкой широте относительно солнечного экватора, со скоростью около 350 километров в секунду.

Корональная дыра — это временная область холодной, менее плотной плазмы в солнечной короне; здесь магнитное поле Солнца простирается в космос за пределы короны. Часто расширенное магнитное поле возвращается к короне в область противоположной магнитной полярности, но иногда магнитное поле позволяет солнечному ветру уйти в космос гораздо быстрее, чем поверхностная скорость волны.

Внизу слева: замедленная съемка сходящихся магнитогидродинамических волновых фронтов (белого цвета), сфокусированных округлой корональной дырой слева. Фото: Международная лицензия Creative Commons Attribution 4.0

В этом наблюдении, когда волновые фронты проходили через дальний край корональной дыры, первоначальные дугообразные волновые фронты изменились на антидуговую форму, с кривизной, перевернутой на 180 градусов, с изогнутой наружу на седловидную наружу. Затем они сошлись в точке, сфокусированной на дальней стороне корональной дыры, напоминая световую волну, проходящую через собирающую линзу, при этом форма корональной дыры действует как магнитогидродинамическая линза.

Численное моделирование с использованием свойств волн, корона и корональная дыра подтвердили, что конвергенция была ожидаемым результатом.

Группа смогла определить только изменение амплитуды интенсивности волн после цуга волн — серии движущихся волновых фронтов — ;прошел через корональную дыру.

Как и ожидалось, интенсивность (амплитуда) магнитогидродинамических волн увеличилась от отверстия к фокальной точке от двух до шести раз, а плотность потока энергии увеличилась почти в семь раз от области предфокусировки к области вблизи фокальной точки. точка, показывающая, что корональная дыра также фокусирует энергию, как выпуклая телескопическая линза.

Фокус находился примерно в 300 000 км от края корональной дыры, но фокусировка не идеальна, поскольку форма корональной дыры не точна. Поэтому можно ожидать, что этот вид магнитогидродинамического линзирования будет происходить с планетарными, звездными и галактическими образованиями, подобно гравитационному линзированию света (многих длин волн), которое наблюдалось вокруг некоторых звезд.

Хотя явления солнечной магнитогидродинамической волны, такие как преломление, пропускание и отражение в короне, наблюдались и ранее, это первый эффект линзирования таких волн, который наблюдался непосредственно. Считается, что эффект линзирования обусловлен резкими изменениями (градиентами) температуры короны, плотности плазмы и напряженности солнечного магнитного поля на границе корональной дыры, а также особой формой дыры.

Учитывая это, численное моделирование объяснило эффект линзирования с помощью методов классической геометрической акустики, используемых для объяснения поведения звуковых волн, родственных геометрической оптике световых волн.

«Корональная Дыра действует как естественная структура для фокусировки энергии магнитогидродинамической волны, подобно научной книге [и фильму] «Задача трех тел», в которой Солнце используется в качестве усилителя сигнала», — сказал соавтор Дин Юань. из Шэньчжэньской ключевой лаборатории численного прогнозирования космических штормов Харбинского технологического института в Гуандуне, Китай.

Дополнительная информация: Синьпин Чжоу и др., Разрешенное линзирование магнитогидродинамических волн в солнечной короне, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-46846-z

Информация журнала: Nature Communications

Новости сегодня

Последние новости