В потрясающем проявлении небесного превосходства учёные обнаружили ранее невидимые плазменные вихри, кружащиеся по поверхности Солнца. Потому что, очевидно, гигантский огненный шар не был достаточно сложным.

Открытие, сделанное исследователями из Национальной солнечной обсерватории Национального научного фонда США (NSF NSO), Института исследования Солнечной системы Макса Планка (MPS) в Германии и Обсерватории высоких широт (HAO) в США, было совершено с помощью самого большого в мире солнечного телескопа имени Дэниела К. Иноуе. Телескоп, расположенный на Гавайях, получил изображения с детализацией, достаточной для обнаружения движений плазмы, которые ранее были невидимы, к большому облегчению физиков-солнечников, у которых заканчивались объекты для изучения.

«Чтобы обнаружить вихри, нам нужно было разрешить структуры на солнечной поверхности размером около 20 километров», — сказал учёный MPS Михаэль ван Ноорт, соавтор исследования. «Это всё равно что пытаться разглядеть монету в один евро с расстояния 180 километров, но с помощью телескопа, а не бинокля, работающего от монет». Команда использовала широкополосную камеру, предоставленную MPS, для достижения этой цели.

Эти вихри появляются вдоль границ гранул — пузырьковых структур на поверхности Солнца, размер которых варьируется от 500 до 2000 километров. Горячая плазма поднимается, остывает и опускается, создавая узор, напоминающий кипящую жидкость. Теперь впервые учёные разрешили бахромчатые структуры вдоль краёв гранул, которые развивают вихревые движения, подобные разбивающимся океанским волнам. Некоторые из этих бахромок имеют ширину чуть более 20 километров, что примерно соответствует размеру небольшого городка, но на Солнце это микроскопично.

Исследователи подозревают, что эти завихрения являются неустойчивостями Кельвина-Гельмгольца — явлением, хорошо известным в гидродинамике, когда две жидкости движутся с разными скоростями, создавая сдвиговые силы, порождающие волны и вихри. Этот же процесс происходит на Земле в озёрах, облаках и даже в атмосферах Юпитера и Сатурна, так что Солнце просто присоединяется к вечеринке. На границах гранул соседние слои плазмы движутся с разными скоростями, что создаёт идеальные условия для этих неустойчивостей.

Но почему нас должны волновать крошечные солнечные водовороты? Потому что они могут объяснить, как Солнце накапливает и высвобождает магнитную энергию, включая нановспышки. Современные теории предполагают, что магнитная энергия накапливается, когда силовые линии скручиваются, как пружина, и в конечном итоге высвобождается через магнитное пересоединение. Главный вопрос заключался в том, что именно скручивает эти силовые линии. Эти вихри, которые появляются непрерывно там, где магнитное поле сильное, могут быть виновниками, скручивая силовые линии, как космическая машина для пасты.

Более того, мини-вихри очень эффективно перемешивают намагниченную и ненамагниченную плазму, помогая магнитным полям перемещаться с поверхности в атмосферу. Это может объяснить быстрый 11-летний магнитный цикл Солнца, который современные модели с трудом объясняют. Вихри могут быть недостающим фрагментом головоломки, показывая, что мельчайшие процессы, на пределе нашего разрешения, значительно определяют природу нашей звезды.

«Недавно обнаруженные плазменные вихри впечатляюще демонстрируют, как мельчайшие процессы — на пределе того, что мы можем разрешить, используя все доступные методы, — значительно определяют природу нашей звезды», — сказал Сами К. Соланки, директор MPS и соавтор. Так что в следующий раз, когда вы увидите водоворот в своей ванне, просто вспомните: у Солнца они тоже есть, и они делают гораздо больше, чем просто крутят вашу воду.