Защо атмосферата на Слънцето е много по-гореща от повърхността

Учените успяха да съберат доста убедителни аргументи по въпроса, защо външната атмосфера на Слънцето е много по-гореща от неговата повърхност.

Данните от новото изследване на изключително високите температури потвърждават само една теория: източник на топлината е феномен, наречен нановзривове, които се заключават в постоянното възникване на импулсни изблици топлина, нито един от които не може да бъде фиксиран отделно.

По-невероятното е това, че новите данни били получени благодарение на най-евтиното средство на НАСА по изследването на Космоса – сондираща ракета за изследване на атмосферата.

Мисията EUNIS, изпратена на 23 април2013 година, прави снимки на всеки 1,3 секунди за определяне на свойствата на материала при значителен диапазон на температурите в комплексната слънчева атмосфера.

Температурата на видимата повърхност на Слънцето, наречена фотосфера, достига до 6000 градуса по Келвин, докато температурата на слънчевата корона е 300 пъти по-висока.

„Това е малко неочаквано – казва Джеф Бросиъс, специалист по Космоса от Католическия университет във Вашингтон и Центъра за космически полети на НАСА в Мериленд (САЩ). – Обикновено при отдалечаване от източника на топлина температурата става по-ниска. Когато печеш нещо на огъня, ти го приближаваш към пламъка, а не го отдалечаваш.“

Бросиъс е първият автор на изследване, публикувано в The Astrophysical Journal.

Изказани са множество предположения за това как магнитната енергия, движеща се през короната, се преобразува в топлина, която повишава температурата. Различни теории строят различни версии за това какъв тип материал може да бъде виден и каква е неговата температура, но само няколко наблюдения в рамките на достатъчно обширна област имат достатъчно висока резолюция, за да може да се определи кои предположения се явяват верни.

Ракетата EUNIS е снабдена с много чувствителна версия спектрограф. Спектрографите събират информация за съдържанието на материала при дадена температура посредством фиксиране на светлината в различни вълни. За да се наблюдават вълните в далечните ултравиолетови области от спектъра, позволяващи да се определят неверните и верните предположения, спектрографът трябва да се намира в Космоса, над атмосферата на Земята, блокираща ултравиолетовата светлина.

EUNIS се е намирал на разстояние около 322 км над повърхността на Земята и е събирал данни в продължение на 6 минути (такъв род мисии на НАСА продължават общо 15 минути).

По време на полета EUNIS е сканирал определена област на Слънцето със сложни магнитни свойства (т.нар. активна област), която може да е източник на големи наноизригвания и изхвърляне на материал в короната.

Когато светлината от тази област достигала спекрографа, апаратът я разделял на различни вълни. Вместо получаване на обичайно изображение на Слънцето, вълните с голямо количество светлина били представени във вертикални линии, наречени линии на лъчение. Всяка линия на лъчение на свой ред представлява материал, съществуващ на Слънцето при определена температура. Последвалият анализ позволил да се определят също плътността и движението на материала.

Спектрографът EUNIS бил настроен по такъв начин, че да фиксира вълните от широк диапазон за откриване на материал при температура 10 милиона градуса по Келвин – такива температури свидетелстват за наноизригвания. Учените смятали, че множество такива изригвания са способни да нагреят слънчевия материал в атмосферата до 10 милиона градуса по Келвин. При това материалът би изстивал много бързо, образувайки обилен слънчев материал с температура 1-3 милиона градуса, който периодично се вижда на Слънцето.

Но следите от съществуването на този изключително горещ материал трябва да остават. Като прегледали данните, събрани от EUNIS за 6-те минути, учените забелязали светлинна вълна, съответстваща на материал с 10 милиона градуса по Келвин. В откриването на тази бледа линия на лъчение се заключавал триумфът на цялата мисия.

Спектрографът успял да предостави ясни и недвусмислени наблюдения, които съответстват на изключително горещ материал.

„Фактът, че успяхме толкова точно да определим тази линия на лъчение от съседните линии, карат специалистите като мен да не спят нощем от вълнение – казва Бросиъс. – Тази бледа линия, фиксирана за такава голяма фракция активен регион, действително представлява най-вярното доказателство за съществуването на наноизригвания.“

Съществуват множество теории за това какви са причините на тези импулсни изблици топлина. Представяни са и други обяснения какво може да нагрява короната. Учените и в бъдеще ще изучават тези версии, ще събират допълнителни данни при подобряване на достъпните им средства и оборудване. Но нито една друга теория не обяснява съществуването на материал с такава температура в короната, така че това е доста съществено доказателство в полза на теорията за наноизригванията.

„Това е явно доказателство за съществуването на наноизригвания – казва Ейдриън Доу, главен изследовател от мисията EUNIS в Центъра за космически полети на НАСА – и това доказва, че с помощта на малки евтини сондиращи ракети може да се получат доста ценни сведения.“

В допълнение към своето малко тегло сондиращите ракети представляват важна тестова площадка за нова технология, която в бъдеще може да се използва на дългосрочни космически мисии.

Друго преимущество на такива ракети е това, че устройството може да се спусне обратно на Земята с парашут, така че може да се използва повторно. Спектрографът EUNIS ще бъде пренастроен да се фокусира отново на други слънчеви вълни, които също могат да установят изключително горещия материал на наноизригванията. Мисията може да бъде изпратена отново през 2016 година.