Солнечный ветер — явление, с трудом поддающееся целостному анализу. С одной стороны, всё просто: это поток ионизированных частиц, вылетающий из солнечной короны в окружающее космическое пространство со скоростями 300–1 200 км/с. Но есть детали: как только ветер покидает Солнце, он не теряет скорость, а почему-то утраивает её. И, вместо того чтобы охлаждаться, отставляя светило, наоборот, нагревается. Кроме того, наибольшее ускорение получают не легчайшие его частицы, а, напротив, самые тяжёлые.
Ответ неожиданно нашёлся в материалах одного из самых древних среди активных научных аппаратов НАСА — WIND. Запущенный в 1994-м, на два года позже запланированного, он настолько стар, что в качестве памяти использует… магнитные кассеты. Тем не менее аппарат имеет хоть и тяжёлое, но надёжное экранирование от космической радиации, а также множество дублирующих систем и приличный запас топлива, позволяющий ему оставаться активным по сей день.
Итак, анализируя отправленную WIND информацию о солнечном ветре, группа под руководством Джастина Каспера (Justin Kasper) из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (США) пришла к выводу, что за необычные черты солнечного ветра отвечает механизм, ранее редко рассматривавшийся исследователями. «Я думаю, мы нашли ответ, — полагает учёный. — Источник подогрева в солнечном ветре — это ионно-циклотронные волны».
Ионно-циклотронные волны состоят из протонов, циркулирующим по волноподобным траекториям в районах прохождения линий магнитного поля Солнца. Исходя от светила, такие волны разогревают газ до миллионов градусов и ускоряют поток его частиц до миллионов же километров в час. Согласно данным г-на Каспера, эти ранее теоретически предсказанные ионно-циклотронные волны и впрямь существуют, доходя как минимум до окрестностей Земли, где и работает зарегистрировавший их следы WIND.
Химические элементы солнечного ветра, такие как водород и гелий, а также ионы более тяжёлых элементов «дуют» с разной скоростью и имеют разную температуру; при этом их температура меняется с изменением направления. «Мы долго удивлялись тому, что более тяжёлые элементы в солнечном ветре двигаются быстрее и имеют более высокие температуры, — комментирует Джастин Каспер. — Ведь это противоречит здравому смыслу!»
Однако теория ионного циклотрона — природного космического резонансного циклического ускорителя, отвечающего за разгон частиц солнечного ветра, — способна объяснить это кажущееся противоречие. Тяжёлые ионы резонируют с волнами ионного циклотрона лучше лёгких и получают от них больше энергии; отсюда, считают учёные, и более высокие скорости и нагрев.
Отчёт об исследовании опубликован в журнале Physical Review Letters.
Подготовлено по материалам Science@NASA.