Головні секрети Сонця: які загадки нашої зірки вчені досі не розгадали

Щойно люди почали відправляти в космос дослідницькі зонди, знання про фізику Сонця почали зростати в геометричній прогресії. Вчені змогли вперше побачити нашу зірку в ультрафіолетовому і рентгенівському діапазонах світла. Ці спостереження дали змогу виявити багато незрозумілих явищ на Сонці. Багато з цих явищ вже отримали пояснення, але все ще існують невирішені загадки, над якими ламають голову вчені, пише Space.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Хоча існує ще багато нерозкритих таємниць Сонця, існують три найголовніші, які вчені зараз намагаються розкрити за допомогою різних космічних апаратів і наземних обсерваторій.

Таємниця занадто високої температури корони Сонця

Зовнішня атмосфера Сонця під назвою корона нагрівається приблизно до 1 млн градусів Цельсія. Але на поверхні Сонця, яка називається фотосфера, температура набагато нижча — приблизно 5500 градусів Цельсія. У цьому й полягає загадка: якщо атмосфера отримує свою енергію від Сонця, то як корона зірки може бути гарячішою, ніж саме Сонце?

Можна провести аналогію з багаттям. Якщо багаття дає тепло, можна очікувати, що повітря стане холоднішим, а не гарячішим, що далі воно знаходиться від багаття.

У фізиці температура визначається як кількість енергії всередині атомів, з яких складається речовина, наприклад, повітря. Якщо атоми повітря вібрують із великою енергією, то повітря гаряче. Якщо вони вібрують менше, то повітря холодніше. Але це визначення не враховує щільність. Якщо повітря щільніше з більшою кількістю атомів тієї ж температури, температура повітря не змінюється. Але змінюється енергія в повітрі.

У контексті Сонця корона набагато гарячіша, але менш щільна, ніж поверхня зірки. Поверхня, з іншого боку, холодніша, але має вищу щільність. Результатом є те, що, хоча температура фотосфери нижча, загальна енергія все ще вища.

Хоча відомо, що корона гаряча через вищу енергію у фотосфері, це все ще не вирішує проблему її нагрівання. Залишається загадкою, як енергія переноситься з поверхні Сонця в атмосферу зірки. Існує кілька теорій, але жодних переконливих підтверджень їм поки що немає.

Внутрішнє динамо Сонця і сонячний цикл

У Сонця є 11-річний цикл активності, яка то збільшується, то зменшується за цей період часу. На піку сонячного циклу, який називається сонячним максимумом, виникає багато сонячних плям, спалахів і корональних викидів маси. У період сонячного мінімуму наша зірка може бути мінімально активною протягом кількох місяців і навіть років.

Але від циклу до циклу істотно змінюється величина сонячного максимуму. Деякі сонячні цикли мають пік, які триватимуть більш ніж удвічі довше, ніж в інших циклах.

Учені розуміють у загальних рисах, що рухає сонячним циклом. Оскільки Сонце обертається з різною швидкістю на різних широтах, його магнітне поле повільно набирає обертів і стає більш концентрованим, що створює велику магнітну активність. Зрештою, магнітне поле набирає обертів настільки сильно, що зникає під поверхнею сонця, відкриваючи базове мінімальне магнітне поле Сонця.

Складну фізику, що керує магнітним полем Сонця зсередини зірки під назвою сонячне динамо і чому воно спричиняє 11-річні цикли з різними піками активності, ще не повністю можуть пояснити вчені.

Прогнозування спалахів на Сонці та корональних викидів маси

Спалахи та корональні викиди маси (виверження плазми) є основними факторами космічної погоди. Саме вона впливає на навколоземне середовище, що має наслідки для електромереж, супутників і радіозв'язку. По всьому світу вчені публікують прогнози, щоб повідомити про потенційні наслідки активності Сонця.

Хоча ті, хто прогнозує космічну погоду, роблять дуже важливу роботу, скласти правильніші прогнози заважає брак знань про фактори, що викликають спалахи і корональні викиди маси.

Наразі вчені можуть визначити, коли існує висока ймовірність виникнення вивержень на Сонці, але вони не можуть сказати точно, коли це трапиться. Щоб краще передбачати ці події, потрібно спочатку зрозуміти складні процеси, які спричиняють спалахи та корональні викиди маси в дуже малих масштабах.

Над розгадкою цих таємниць активно працюють космічні зонди, а також наземні сонячні телескопи. Разом вони збирають важливі дані, необхідні для розкриття головних таємниць Сонця.

Як уже писав Фокус, отримано перший гіперспектральний знімок північного сяйва, який показує справжні кольори цього атмосферного явища. Тепер вчені можуть отримати нове уявлення про загадкове полярне сяйво.