Генерация магнитного поля Солнца происходит удивительно близко к поверхности

Моделирование на суперкомпьютере NASA показало, что магнитное поле Солнца генерируется всего в 32 тысячах километров под поверхностью звезды. Открытие позволит не только лучше понять сложные динамические процессы, протекающие на нашей звезде, но и поможет точнее прогнозировать мощные солнечные бури, которые способны повредить спутники на околоземной орбите, электросети и радиосвязь. Результаты вычислений и выводы ученых представлены в журнале Nature.

«Вопрос происхождения магнитного поля Солнца оставался открытым со времен Галилео Галилея, который в 1612 году провел первые подробные наблюдения солнечных пятен. Наша работа предлагает новую гипотезу его генерации, и она лучше всех предыдущих соответствует наблюдениям», – рассказывают авторы открытия.

За последние годы астрономы добились значительного прогресса в понимании происхождения солнечной динамо-машины – процесса, который генерирует магнитное поле, – но остались нерешенные вопросы.

«Теории, предполагающие, что истоки динамо-машины лежат глубоко в недрах Солнца, предсказывают особенности, которые никогда не наблюдались, например, сильные магнитные поля в высоких широтах звезды», – отметили авторы открытия.

Для решения этой головоломки исследовательская группа разработала новую численную модель магнитного поля Солнца. В отличие от предыдущих, она учитывает крутильные колебания – циклический характер течения газа и плазмы внутри и на поверхности звезды. Поскольку Солнце не является твердым телом, как Земля, оно не вращается как единое целое, вместо этого его вращение меняется в зависимости от широты.

«Подобно 11-летнему солнечному магнитному циклу, крутильные колебания также проходят 11-летний цикл. Поскольку периоды совпадают, считалось, что эти явления связаны, однако традиционная «глубинная теория» солнечного магнитного поля не объясняет, откуда берутся эти колебания скорости вращения поверхности. Ключ к разгадке заключался в том, что они происходят только вблизи поверхности Солнца, и вместе с магнитным циклом являются разными проявлениями одного и того же физического процесса», – пояснили авторы открытия.

В результате разработанная модель показала, что магнитное поле Солнце генерируется вблизи поверхности, дала объяснение свойствам, наблюдаемым в крутильных колебаниях, а также показала, как солнечные пятна повторяют закономерности магнитной активности Солнца – еще одна деталь, отсутствующая в «глубинной теории».