(а) Пара пятен S1 и S2 с внутренней и внешней границами полутени, (б) картирование продольных магнитных полей пары и (в) эволюция угла поворота пятен. Фото: Астрофизический журнал (2024 г.). DOI: 10.3847/1538-4357/ad063e
Ученые, изучающие солнечные пятна, нашли важные подсказки о магнитных особенностях их распада, которые помогут понять эволюцию и реальное происхождение этих загадочных магнитных явлений. Результаты опубликованы в The Astrophysical Journal.
Понимание солнечных пятен имеет решающее значение для понимания солнечного цикла, примерно 11-летнего периодического изменения, которое меняет выход солнечной энергии, а также частоту и интенсивность вспышек, которые оно посылает в космос, что может негативно влиять на спутники и электрические сети на Земле. (Солнечный «цикл» может длиться от восьми до 14 лет.)
Солнечные пятна издалека выглядят довольно просто, но представляют собой сложные области, где солнечный свет улавливается закрученными магнитными полями. Это временные области пониженной температуры, которые выглядят как темные пятна на поверхности Солнца, где ограниченный магнитный поток подавляет конвекцию, которая переносит внутреннее тепло Солнца на поверхность. Солнечное пятно размером примерно с Землю, и они часто появляются парами.
Распад солнечных пятен также недостаточно изучен. Центральная тень солнечного пятна темная и имеет самые сильные магнитные поля; окружающая полутень, которая может окружать несколько солнечных пятен, ярче (но все же темнее Солнца) и состоит из удлиненных областей, называемых полутеневыми нитями.
Полноценные солнечные пятна окружены зернистыми областями конвекции, которые могут образовывать супергранулы, называемые ячейками рва, в основном немагнитные кольцевые области. Ячейки рва простираются на 10–20 миллионов метров за границу полутени солнечных пятен.
Внутри ячейки рва находится поток рва, медленный радиально направленный наружу поток плазмы, направленный от центра Солнца, то есть от солнечного пятна. Кроме того, внутри этих движений есть небольшие движущиеся магнитные объекты (MMF), которые мигрируют от солнечного пятна и зависят от магнитных полей в полутени солнечного пятна.
Ученые из Китая наблюдали два соседних солнечных пятна в течение семи дней в 2022 году с помощью данных, полученных с помощью гелиосейсмического и магнитного формирователя изображений на борту обсерватории солнечной динамики (запущенной в 2010 году) и сосредоточились на взаимосвязи между спадом магнитного потока двух солнечных пятен и транспортировкой магнитного потока ММП. («Магнитный поток» можно представить как истечение или приток силовых линий магнитного поля через ограниченную область.)
Солнечные пятна вращались вокруг друг друга против часовой стрелки примерно на 13 градусов в день в течение первых пяти дней, затем вращение прекратилось. Определив границы тени и полутени по изменению солнечной интенсивности относительно средней солнечной спокойной области, они наблюдали горизонтальные поля скоростей плазмы, что, в свою очередь, давало оценки магнитного потока ММП.
Каждое из солнечных пятен в этой паре распадалось со скоростью примерно 15 миллионов км² в день, что соответствует площади Антарктиды. Соответственно, скорость уменьшения магнитного потока через пятно составляет порядка 1020 максвеллов в сутки, где максвелл (Мх) — единица магнитного потока, равная одному гауссу на см2. (Магнитное поле Земли, хотя и переменное, составляет от 0,2 до 0,6 Гс.)
При этом ММП, небольшие магнитные объемы, которые текут радиально от солнечного пятна, имели размер около 2 угловых секунд, если смотреть с Земли, и двигались со скоростью около 400 метров в секунду.
Связь между потерей магнитного потока распадающегося солнечного пятна и ММП до сих пор остается загадкой. Но количественные параметры, измеренные здесь, показывают, что «формирование движущихся магнитных объектов зависит от полутеневых магнитных полей», — сообщили по электронной почте Ян Пэн и Чжике Сюэ, авторы соответственно из Юньнаньской обсерватории Китайской академии наук и Университета Китая. Китайская академия наук.
«Наши результаты показывают, что большое количество ММП также будет генерироваться в области, свободной от полутени, а вертикальные ММП (ММП, магнитное поле которых вертикальное) в этой области значительно увеличились по сравнению с таковыми вокруг полутени, что тесно связано с обнаженная тень в грануле».
Эти наблюдения позволяют предположить, что ММП с вертикальными магнитными полями тесно связаны с распадом солнечных пятен, а большинство ММП из области зазора между двумя пятнами могут возникать непосредственно из тени пятна.
«Результаты дают возможные подсказки относительно реального происхождения ММФ», — сказали Пэн и Сюэ.
