Физики только что воссоздали странное, спиральное магнитное поле Солнца в лаборатории

Ученые воссоздали магнитное поле Солнца в лабораторных условиях

Теперь ученые смогли воссоздать те же самые эффекты в лаборатории впервые, что означает, что мы можем изучать причудливые события нашей звезды вблизи, без путешествия по Солнечной системе.

Знание поведения этого магнитного поля и связанных с ним потоков плазмы имеет решающее значение для улучшения нашего понимания того, как и когда солнечные бури могут воздействовать на Землю. Ведь они потенциально подвергают наши системы связи и инфраструктуру серьезной нагрузке.

В частности, мини-солнечная установка, сконфигурированная в лаборатории Университета Висконсин-Мэдисона, отображает более широкие эффекты спирали Паркера (названной в честь ее первооткрывателя, американского астрофизика Юджина Паркера). Именно таким образом магнитное поле Солнца и его солнечные ветры протекают сквозь окружающие планеты.

«Солнечный ветер сильно варьируется, но есть два типа ветра: быстрый и медленный, — говорит физик Итан Питерсон из Университета Висконсин-Мэдисон. «Спутниковые миссии довольно хорошо документировали, откуда исходит быстрый ветер, поэтому мы пытались изучить, как именно генерируется медленный солнечный ветер и как он развивается по мере его продвижения к Земле».

Для дальнейшего изучения спирали Паркера и солнечных ветров Питерсон и его коллеги создали Большой Красный Шар: полую плазменную сферу шириной три метра с сильным магнитом в его центре и различными измерительными зондами. Затем газ гелия ионизировали для получения плазмы при температуре 100 000 градусов Цельсия (180 032 градуса по Фаренгейту), прежде чем вся смесь начала вращалаться с помощью электрического тока и магнитных сил внутри машины. В итоге ученые получили миниатюрную спираль Паркера, которую можно постоянно контролировать в трех измерениях.

«Спутниковые измерения вполне согласуются со спиральной моделью Паркера, но только в один момент времени, поэтому вы никогда не сможете сделать одновременную крупномасштабную карту, как мы можем сделать это в лаборатории», — говорит Питерсон. «Наши экспериментальные измерения подтверждают теорию Паркера о том, как она создается этими потоками плазмы.»

Большой красный бал не только измеряет простирания и изгибы магнитного поля Солнца, но и генерирует собственные плазменные «извержения» — небольшие порывы плазмы, которые подпитывают медленный солнечный ветер.

Хотя эта маломасштабная спираль Паркера не может полностью воспроизвести реальную вещь, простирающуюся через космос, она, безусловно, поможет исследователям выяснить некоторые физические особенности функционирования магнитного поля и плазменных циклов Солнца, и что мы можем ожидать от них в будущем.

Исследователи подчеркивают, что это никоим образом не устраняет необходимость в будущих запусках солнечных зондов: например, солнечный зонд Parker Solar, запущенный в августе 2018 года, находится на пути к Солнцу. Он опустится ниже поверхности Альфвена — точки на солнечной поверхности, где рождаются первые солнечные ветры, — чтобы более детально измерять эти солнечные ветры, чем когда-либо ранее.

Тем временем, Большой Красный Шар теперь доступен для других исследователей, чтобы использовать, проводить испытания и измерения с потенциально важным ресурсом для лучшего понимания нашей Солнечной системы.

«Наша работа показывает, что лабораторные эксперименты могут также затрагивать фундаментальную физику этих процессов», — говорит Питерсон.

Популярные материалы