Солнечные вспышки — это события, происходящие в атмосфере Солнца. Они характеризуются излучением света и частиц, а в случае крупномасштабных вспышек — выбросом плазменного пузыря2. Понимание происхождения таких явлений представляет интерес по ряду причин. Во-первых, солнечные вспышки — это локальный, легко наблюдаемый пример физических явлений, происходящих по всей Вселенной.
Но в основном их влияние на окружающую среду Земли делает их достойными изучения и прогнозов. Действительно, солнечные вспышки вызывают множество помех, которые влияют на наземные электрические генераторы, спутники, GPS и системы связи, и это лишь некоторые из них.Атмосфера Солнца состоит из нескольких слоев, включая фотосферу, которая является эквивалентом поверхности Солнца, и корону, крайнюю область, где происходят вспышки. В этих слоях есть магнитное поле, которое играет важную роль в солнечных вспышках.
Однако до сих пор наблюдения не пролили свет на задействованный механизм и структуры, особенно потому, что трудно измерить магнитное поле в каждой точке чрезвычайно горячей и разреженной короны.Вспышка в ночь с 12 на 13 декабря 2006 г. привела к значительному прорыву, поскольку область Солнца, где она произошла, наблюдалась японским спутником Hinode — и наблюдалась в предыдущие дни.
Данные о магнитном поле фотосферы, которая холоднее и плотнее, чем корона, были собраны спутником и позволили исследователям рассчитать эволюцию магнитной среды в короне в течение этого периода времени.На основе расчетов, проведенных в IDRIS (CNRS), ученые показали, что характерная структура в виде магнитной веревки постепенно появляется в дни, предшествующие вспышке, и полностью формируется непосредственно перед ее возникновением.
Этот результат очень хорошо согласуется с наблюдениями, проведенными на фотосфере и короне: формирование магнитного жгута совпадает с изменением солнечных пятен в области вспышки и с появлением других структур3. Их расчеты также показывают, что энергия магнитного жгута увеличивается, когда он выходит из недр Солнца.
Благодаря второй серии численного моделирования исследователи затем наблюдали за эволюцией магнитного поля в короне при наличии веревки. Их результаты показывают, что эта структура действительно вызывает вспышку и даже необходима для ее возникновения: переход к эруптивному событию невозможен, пока он не сформируется. Этот переход был охарактеризован на основе нескольких критериев, включая энергетический порог и заданную высоту, выше которой магнитные аркады, ограничивающие веревку, становятся слабее. Если эти критические точки превышаются, происходит солнечная вспышка.
Исследователи предлагают метод, который может быть полезен для прогнозирования вспышек. На основе магнитных данных, собранных в реальном времени, и цепочки подходящих числовых моделей, в конечном итоге окажется возможным, как в традиционной метеорологии, прогнозировать космическую погоду и предотвращать воздействие солнечных бурь на Землю.
(1) Магнитная веревка — это клубок силовых линий магнитного поля, скрученных вместе, как пеньковая веревка.(2) Это известно как выброс корональной массы.
(3) S-образное рентгеновское излучение, EUV (крайнее ультрафиолетовое излучение) и выступ холодного вещества, наблюдаемые до вспышки.