Исследователи впервые осуществили почти ежедневное измерение глобального коронального магнитного поля Солнца — области, которая ранее наблюдалась лишь эпизодически. Эти наблюдения предоставляют важные сведения о механизмах, вызывающих мощные солнечные бури, оказывающие воздействие на жизнь и электросети на нашей планете.
Результаты анализа данных, собранных за восемь месяцев с помощью устройства «Усовершенствованный корональный многоканальный поляриметр» (UCoMP), были опубликованы в научном издании Science.
Магнитное поле Солнца — это ключевой элемент, ответственный за возникновение солнечных бурь, которые могут угрожать работоспособности электросетей, систем связи и космических технологий, включая GPS. Однако понимание процессов накопления и выброса энергии в магнитном поле было затруднено из-за сложности наблюдений в короне Солнца, ее верхнем атмосферном слое.
Традиционные методы измерения магнетизма требовали дорогого и массивного оборудования, которое позволяло изучать лишь небольшие участки короны. Однако сочетание корональной сейсмологии и данных от UCoMP дало ученым возможность получать комплексные представления о магнитном поле с охватом всего Солнца, что обычно возможно лишь во время солнечного затмения.
Ранее ученым удавалось проводить регулярные замеры магнитного поля на поверхности Солнца, называемой фотосферой, но измерения слабого коронального магнитного поля представляли большую сложность. Это ограничивало глубину понимания трехмерной структуры и эволюции коронального магнитного поля, где формируются солнечные бури.
Для измерения коронального магнитного поля необходимы крупные телескопы, такие как солнечный телескоп DKIST — он имеет апертуру в 4 метра и является крупнейшим солнечным телескопом в мире, демонстрируя потенциал для детальных наблюдений коронального магнетизма.
Тем не менее, DKIST не способен одновременно картировать все Солнце. Более компактный инструмент UCoMP в этом контексте способен предоставлять глобальные данные о магнитном поле короны, пусть и с меньшей детализацией и в двумерной проекции. Таким образом, данные от обоих телескопов существенно дополняют общую картину коронального магнитного поля.
UCoMP — это коронограф, устройство, блокирующее солнечный свет с помощью диска, облегчая изучение короны подобно затмению. Он также совмещает поляриметр Стокса, отображающий спектральные данные, такие как интенсивность корональных линий и доплеровская скорость. Невзирая на небольшую апертуру (20 см), UCoMP может охватывать более широкий обзор, разрешая наблюдать Солнце практически каждый день.
Исследователи использовали метод корональной сейсмологии для слежения за магнитогидродинамическими (МГД) поперечными волнами с применением данных UCoMP. Эти волны предоставили информацию для создания двумерных карт силы и направленности коронального магнитного поля. В 2020 году предшественник UCoMP сделал первую карту глобального коронального магнитного поля, и теперь возможности UCoMP расширились, обеспечивая более детальные измерения.
В рамках данного исследования ученые создали 114 карт магнитного поля с февраля по октябрь 2022 года, практически по одной карте через день. Эти наблюдения также включали первые замеры коронального магнитного поля в полярных областях, которых ранее невозможно было наблюдать из-за наклона Солнца, скрывающего их от нашего взгляда с Земли.
Хотя исследователи не могли напрямую рассмотреть полюса, им удалось зафиксировать излучаемый ими магнетизм. Это стало возможным благодаря улучшенному качеству данных UCoMP и тому, что солнце находилось близко к своему максимуму. Обычно слабые выбросы из полярных зон в этот период оказались значительно сильнее, что облегчило получение данных о корональном магнитном поле в этих областях.
Научная группа стремится усовершенствовать существующие модели корон, основанные на измерениях фотосфер. Поскольку текущий метод с UCoMP ограничен двумя измерениями, полное трехмерное магнитное поле охватывается не полностью. Исследователи планируют комбинировать данные с прочими методами для более глубокого понимания полного вектора магнитного поля в короне.
Для детальной трехмерной картины явлений, таких как солнечные вспышки, необходимо сочетание крупного телескопа с глобальной видимостью. Это станет основой будущего инструмента COSMO — солнечного телескопа-рефрактора с диаметром в 1,5 метра, который находится на стадии финальной проработки.
«Так как корональный магнетизм отвечает за движение солнечной массы через Солнечную систему, необходимо его наблюдение в трехмерном пространстве, охватывая всю корону. Это исследование представляет собой значительный шаг в нашем понимании ежедневных изменений глобального коронального магнитного поля Солнца. Это критически важно для способности прогнозировать и готовиться к солнечным бурям, которые являются серьёзной угрозой для нашей технологически зависимой жизни на Земле», — отметила Сара Гибсон, руководитель разработки COSMO и соавтор исследования, учёный NSF NCAR.
Источник: iXBT
