Яркое освещение солнца в последние годы становится не только предметом культурных и политических дебатов, но и важнейшей научной задачей для исследователей космоса. В 2024 году NASA впервые опубликовала фотографии, сделанные с помощью PARKER SOLAR PROBE, которая на протяжении своей миссии продолжает приближаться к поверхности звезды на рекордные показатели. В ходе последнего record-breaking полета 24 декабря 2024 года зонд зафиксировал уникальные изображения, дающие ученым возможность заглянуть в самые тайные процессы солнечной атмосферы и солнечного ветра.

Границы знаний о солнечном ветре и его загадках

Солнечный ветер — это постоянный поток заряженных частиц, в основном протонов и электронов, исходящих из короны — внешней атмосферы солнца. Он движется со скоростью более миллиона миль в час (около 1,6 миллиона километров в час), создавая магнитные поля и вызывая возникновение таких феноменов, как полярные сияния, истончение атмосфер планет и даже электромагнитные сбои в наземных электросетях.

Изучение солнечного ветра — ключ к пониманию космической погоды и защите космических аппаратов и астронавтов. Особенно важно уметь предсказывать вспышки корональных масс выбросов (КМВ), которые способны вызвать масштабные магнитные бури на Земле и затормозить работу всей электроэнфраструктуры страны.

Проблема заключалась в том, что до запуска Parker Solar Probe ученые имели лишь косвенные данные о механизмах формирования и эволюции солнечного ветра. В частности, оставались неясными источники медленного солнечного ветра, его точно происхождение и процессы, происходящие в корональных структурах вроде корональных дыр и магнитных ловушек.

Миссия Parker Solar Probe и её достижения

Запущенный в августе 2018 года, Parker Solar Probe стал первым в истории космическим аппаратом, который смог войти в корону солнца. Вооруженный современными приборами, он позволяет получать данные о плотности, магнитных полях, скоростях потоков и составе солнечного ветра вблизи источника.

Главной особенностью зонда является его способность приближаться к поверхности звезды на рекордное расстояние — всего 3,8 миллиона миль (около 6,1 миллиона километров). Это примерно в 7 раз ближе, чем предыдущие миссии, что позволяет запечатлеть процессы, недоступные ранее.

На борту Parker Solar Probe находятся такие инструменты, как Wide Field Imager for Solar Probe (WISPR) — широкий полевой имager, фиксирующий изображения в ультрафиолетовом и видимом диапазоне, и Solar Wind Electrons Alphas and Protons (SWEAP) — прибор для измерения электро- и протонных потоков солнечного ветра.

Рекордное событие произошло во время последнего чистого приближения, когда зонд зафиксировал подробные изображения динамики солнечного ветра сразу после выхода из короны, а также столкновения и слияния Магнитных пузырей и КМВ. Эти кадры проливают свет на процессы слияния и взаимодействия штормовых структур — ключевых элементов космической погоды.

Что показывают новые изображения

На полученных кадрах видно, что солнечный ветер — это не просто стабильный поток частиц. Он состоит из двух различных типов:

• Быстрый солнечный ветер — достигающий скорости до 800 километров в секунду. Он сравнительно равномерный, "текущий" через всю солнечную систему, его происхождение связывают с корональными дырками — областями с открытыми магнитными линиями.
• Медленный солнечный ветер — более плотный, непрогнозируемый и переменчивый. Исследователи обнаружили, что он формируется из горячих магнитных структур, таких как шлемообразные струи (helmet streamers). В новых изображениях удалось подтвердить теорию о двух типах медленного ветра, среди которых выделяют альфвеновые (с малыми магнитными переключениями) и не-альфвеновые потоки.

Уникальные снимки также показывают наглядные сцены формирования и столкновения корональных масс выбросов. Анжелос Вурлидас, ведущий ученый проекта WISPR, отметил: "На изображениях видно, как КМВ складываются одна на другую, сливаются и создают сложные системы магнитных соединений. Это откладывает фундамент для более точных моделей прогноза солнечной погоды."

Тайны медленного солнечного ветра и их разгадка

Несмотря на значительные успехи, медленный солнечный ветер продолжает оставаться загадкой. Ранее предполагалось, что он может быть обусловлен двумя разными механизмами — альфвеновой и неальфвеновой динамикой. Новые данные подтвердили существование и различия между этими типами, а также раскрыли их возможные источники.

Альфвеновский ветер, предположительно, рождается в корональных дырках, где открыты магнитные поля, в то время как неальфвеновский, более горячий и переменчивый, — внутри магнитных структур, таких как шлемообразные области. Важным открытием стало то, что эти потоки имеют разные свойства и эволюцию, что существенно влияет на их влияние на солнечную систему в целом.

Доктор Адам Сабо, один из ведущих ученых проекта NASA, отметил: "Теперь, благодаря детальным изображениям, мы можем лучше понять, как именно формируется и управляется солнечный ветер — это критически важно для предсказания явлений, которые могут затронуть людей и инфраструктуру на Земле".

Что дальше и как это влияет на будущее исследований

Планируется, что Parker Solar Probe продолжит свою миссию, собирая данные о солнечном ветре и солнечных процессах. Следующий визит к перигелию запланирован на 15 сентября, когда зонд достигнет своего ближайшего к солнцу положения.

Обработка полученной информации поможет ученым не только понять внутренние механизмы солнца, но и предсказать потенциальные угрозы для Земли. Наука движется к созданию более точных моделей солнечной активности, что важно для защиты технологий, человечества в целом и будущих космических миссий.

Обнаруженные данные — это новый шаг к ответам на важнейшие вопросы о происхождении и эволюции солнечного ветра, а также о том, как наши звезды управляют космосом вокруг нас.