Международная группа исследователей представила первое детализированное картографирование границы, которая отделяет верхние слои солнечной атмосферы от области свободного движения солнечного ветра. Эта зона, называемая поверхностью Альфвена, долгое время оставалась теоретической конструкцией: её существование было известно, но точные очертания и динамика оставались недостаточно изученными. Новая работа заполнила этот пробел, опираясь на данные нескольких космических аппаратов, включая Parker Solar Probe, и дала возможность впервые увидеть структуру этой границы в реальном виде.
Почему поверхность Альфвена — ключевой элемент солнечной физики
Солнечная корона простирается на миллионы километров от поверхности звезды. Однако не во всей этой области плазма подчиняется магнитному полю Солнца. Существует точка, где скорость движения частиц солнечного ветра становится выше скорости распространения магнитных возмущений. На этой границе частицы окончательно «отрываются» от Солнца и начинают распространяться по Солнечной системе.
Поверхность Альфвена — именно та зона, за пределами которой солнечный ветер перестаёт взаимодействовать с магнитной средой короны. Поэтому её положение и структура напрямую влияют на формирование потока заряженных частиц, который достигает Земли и влияет на состояние магнитосферы и космическую погоду.
Как исследователям удалось составить карту солнечной границы
Систематическое картографирование стало возможным благодаря сочетанию нескольких источников данных. Главный вклад внесла миссия Parker Solar Probe, регулярно выполняющая сближения с Солнцем на расстояния, недоступные другим аппаратам. Пролёты зонда позволили многократно пересечь суб-Альфвенову область и зафиксировать изменения параметров солнечного ветра непосредственно внутри короны.
Для создания карты использовались:
- измерения скорости, плотности и распределения частиц солнечного ветра;
- наблюдения других аппаратов, в том числе тех, что находятся далеко от Солнца и фиксируют уже сформированный поток частиц;
- сравнение условий в периоды различной солнечной активности.
Такая комбинация позволила проследить, где именно происходит переход от связанной плазмы к свободно движущемуся солнечному ветру и как эта зона меняется со временем.
Основные результаты: форма границы оказалась сложнее, чем предполагалось
Полученные карты показывают, что поверхность Альфвена — это не сферическая оболочка, а динамичная и неоднородная структура. Исследователи обнаружили, что:
Граница меняет форму в зависимости от солнечного цикла
В периоды высокой активности она смещается дальше от Солнца и приобретает более сложные очертания. В фазах минимальной активности — наоборот, становится более однородной и компактной.
На структуру влияют магнитные образования в короне
Активные области, корональные дыры и крупные магнитные петли создают локальные выступы и впадины на карте границы. Это подтверждает, что процессы в короне напрямую определяют распределение солнечного ветра.
Данные прямых измерений соответствуют теоретическим моделям
Ранее существовали только расчёты и косвенные оценки, но теперь получено наблюдательное подтверждение ключевых особенностей поведения солнечного ветра вблизи поверхности Альфвена.
Значение работы для науки и практики
Создание карт внешней границы солнечной атмосферы открывает новые возможности в нескольких направлениях.
Точность прогнозов космической погоды
Знание того, где начинается ускорение солнечного ветра, помогает лучше моделировать, как потоки частиц будут взаимодействовать с магнитным полем Земли.
Исследование природы коронального нагрева
Наблюдения в суб-Альфвеновой зоне предоставляют важные данные о механизмах, создающих аномально высокие температуры короны.
Сравнение солнечной активности с поведением других звёзд
Поверхность Альфвена можно рассматривать как универсальную характеристику звёздных атмосфер. Это поможет оценивать влияние активности других звёзд на их планетные системы.
Что ждёт исследователей дальше
Полученные карты представляют собой первый шаг. В дальнейшем планируется наблюдать изменения границы в течение полного 11-летнего солнечного цикла. Также ожидается дальнейшее сближение Parker Solar Probe с Солнцем, что откроет возможность уточнить структуру границы в более широком диапазоне условий.
Созданная карта стала первым наглядным подтверждением теоретических представлений о структуре верхней атмосферы Солнца и показала, что граница солнечного влияния более сложна и динамична, чем считалось ранее.
Источники:
Статья создана по материалам https://phys.org/news/2025-12-astronomers-sun-outer-boundary.html
