17 лет назад астрофизик Дж. Мартин Лэминг из Лаборатории военно-морских исследований США предположил, почему химический состав внешнего слоя Солнца отличается от химического состава более глубоких слоев. И его теория недавно была подтверждена посредством наземных и космических наблюдений солнечных магнитных волн.
Последняя статья Лэминга в научном журнале описывает, как эти магнитные волны изменяют химический состав. Этот процесс совершенно новый для физики Солнца или даже для всей астрофизики, но он уже известен из оптики. Именно он стал предметом Нобелевской премии, присужденной Стивену Чу в 1997 году и Артуру Ашкину в 2018 году.
Лэминг начал изучать это явление в середине 1990-х годов и опубликовал свою теорию в 2004 году. «Приятно видеть, как новые наблюдения демонстрируют, что теоретически происходит «под капотом» нашей звезды и что на самом деле происходит на Солнце в реальной жизни», - сказал он.
Солнце состоит из многих слоев. Астрономы называют его самый внешний слой короной, которая видна с Земли только во время полного солнечного затмения. Вся солнечная активность в короне обеспечивается солнечным магнитным полем. Эти события активности включают солнечные вспышки, выбросы корональной массы, быстрые солнечные ветры и солнечные частицы высокой энергии. И все эти различные проявления солнечной активности вызваны или запущены вибрациями или волнами силовых линий магнитного поля.
Солнечная корона, сфотографированная во время полного солнечного затмения 21 августа 2017 года в Митчелле, штат Орегон. © Бо, Хаббал, Друкмюллер, Динг, Ходерова и Штарта, Астрофизический журнал, 888, 100, (10 января 2020 г.)
«Те же самые волны вызывают изменение химического состава, когда они попадают в нижние регионы Солнца. Затем эта материя поднимается, что мы наблюдаем уже в короне», - говорит Лэминг.- «Таким образом, химический состав короны обеспечивает новый способ понимания волн в солнечной атмосфере, а также получение нового понимания истоков солнечной активности».
Кристоф Энглерт, председатель отдела космических наук Лаборатории военно-морских исследований США, подчеркивает полезность предсказаний космической погоды и то, как теория Лэминга может помочь предсказать изменения в наших коммуникативных способностях на Земле.
«По нашим оценкам, Солнце на 91% состоит из водорода, но небольшое количество ионов, таких как железо, кремний или магний, доминирует в ультрафиолетовом и рентгеновском излучении короны», - сказал он. - «Когда частота этих ионов изменяется, изменяется и выход излучения. То, что происходит на Солнце, оказывает значительное влияние на верхние слои атмосферы Земли, что очень важно для связи и радиолокационных технологий. И связь, и радиолокация основаны на распространении частот за горизонт или от поверхности земли в космос».
Это также влияет и на объекты на орбите. Излучение поглощается в верхних слоях атмосферы Земли, в результате чего в верхних слоях атмосферы образуется плазма - ионосфера. Она также сжимается и расширяется, что влияет на воздействие атмосферного трения на спутники и космический мусор.
«Солнце испускает также и частицы высокой энергии», - объясняет Лэминг. - «Они могут повреждать спутники и другие объекты в космосе. Сами высокоэнергетические частицы микроскопические, но именно их скорость делает их опасными для электронных систем, солнечных батарей и навигационного оборудования в космосе».
Энглерт считает, что надежное предсказание солнечной активности - это долгосрочная цель, для которой нам необходимо понять внутренние процессы нашей звезды. «Это последнее достижение - шаг в этом направлении. Существует долгая история развития астрономии, которая способствовала техническому прогрессу - вплоть до Галилея. И мы рады продолжить эту традицию, что позволит нам поддержать и ВМС США».
