Солнце ведет себя как солнце

Визуализация турбулентных потоков внутри Солнца. Синие — потоки «внутрь», красные — «наружу». Скриншот видео / University of Montréal
Визуализация турбулентных потоков внутри Солнца. Синие — потоки «внутрь», красные — «наружу». Скриншот видео / University of Montréal

Астрофизики из Канады, Франции и Бразилии выяснили, что магнитное поле Солнца меняется каждые 11 лет из-за особенностей циркулирования плазменных потоков внутри звезды, подчиняющихся законам, по которых функционируют и другие звезды солнечного типа.

Солнце, как и другие звезды, обладает магнитным полем, которое создается за счет движения проводящей плазмы внутри него. Этот эффект — самогенерация магнитного поля при определенном движении проводящей жидкости (в данном случае — плазмы) — в физике называется магнитным динамо. Каждые 11 лет на Солнце происходит магнитная инверсия (то есть магнитный «юг» и «север» меняются местами), что вредит электронике на Земле. У других звезд солнечного типа тоже есть подобные магнитные циклы, но другой периодичности. Коллектив ученых решил выяснить, почему солнечный цикл именно такой и можно ли на его основании причислять солнце к звездам солнечного типа.

Для этого астрофизики создали компьютерную 3D-симуляцию процессов внутри Солнца, основанную на модели ab initio, то есть такой модели, которая исходит из базовых принципов физики, без привлечения дополнительных параметров.

Ученые зафиксировали обратную реакцию между магнитным полем звезды и потоками плазмы, которые его продуцируют. Это значит, что потоки внутри солнца и магнитное поле взаимосвязаны и поддерживают друг друга.

Плазма солнца производит два типа движений, производящих магнитное поле: крупномасштабные потоки и так называемая мелкомасштабная турбулентность, то есть хаотичные движения плазмы разной длины и длящиеся разное время. Они расположены во внешней сферической оболочке Солнца, на расстоянии 0,7 солнечного радиуса до поверхности. Эти потоки движутся как по параллелям, так и по меридианам солнца. Периоды этого движения в конечном счете и формируют магнитные периоды Солнца. На эффективность же нелинейной передачи энергии между крупномасштабными потоками и магнитным полем влияет само вращение Солнца.

«Мы находим, что период магнитного цикла обратно пропорционален числу Россби, которое количественно определяет влияние вращения звезды на турбулентную конвекцию. Тенденция опирается на фундаментальный нелинейный динамо-процесс и совместима с циклом Солнца и с другими звездами солнечного типа», — заключили ученые.

Подобная зависимость между магнитным циклом и числом Россби характерна и для других звезд солнечного типа. Таким образом, ученые подтвердили, что и Солнце — звезда солнечного типа.

Исследование опубликовано в журнале Science.

Ранее американские физики и астрономы экспериментально подтвердили теоретические положения физики Солнца, обнаружив на его поверхности волны, похожие на волны Россби на Земле.

Теги:

Читать еще на Чердаке: