Ученые определили электрическое поле Солнца
Физики рассчитали распределение электронов в электрическом поле Солнца, что стало возможным благодаря тому факту, что Parker Solar Probe пролетел в пределах 0,1 астрономической единицы (AU), или всего лишь 9 миллионов миль, от Солнца – ближе, чем у любого космического корабля. подошел. По распределению электронов физики смогли более четко определить размер, ширину и размах электрического поля Солнца, чем это делалось раньше.
«Ключевой момент, который я хотел бы сделать, это то, что вы не можете проводить эти измерения вдали от Солнца. Вы можете сделать их только тогда, когда приблизитесь, – говорит Джаспер Халекас, доцент кафедры физики и астрономии в Айове и автор исследования. – Это все равно, что пытаться понять водопад, глядя на реку в миле ниже по течению. Измерения мы сделали на 0,1 а.е., мы на самом деле находимся в водопаде. В этот момент солнечный ветер все еще ускоряется. Это действительно потрясающая среда».
Электрическое поле Солнца возникает в результате взаимодействия протонов и электронов, при разделении атомов водорода на части в сильном тепле, генерируемом термоядерным синтезом глубоко внутри Солнца. В этой среде электроны с массой в 1800 раз меньше, чем у протонов, вылетают наружу, будучи менее ограниченными гравитацией, чем их более тяжелые протонные братья и сестры. Но протоны с их положительным зарядом обладают некоторым контролем, сдерживая некоторые электроны из-за знакомых сил притяжения противоположно заряженных частиц.
«Электроны пытаются убежать, но протоны пытаются оттянуть их назад. И это электрическое поле, – говорит Халекас, соисследователь. – Если бы не было электрического поля. , все электроны улетят прочь и исчезнут. Но электрическое поле удерживает все вместе как один однородный поток ».
Теперь представьте электрическое поле Солнца в виде огромной чаши, а электроны – в виде шариков, катящихся по бокам с разной скоростью. Некоторые электроны или шарики в этой метафоре достаточно подвижны, чтобы пересечь край чаши, в то время как другие не ускоряются достаточно быстро и в конечном итоге откатываются к основанию чаши.
Физики из Университета Айовы получили новое представление об электрическом поле Солнца. Исследователи измерили потоки электронов от Солнца, основной составляющей солнечного ветра, чтобы определить границу энергии между электронами, которые покидают солнечные лапы, и электронами, которые этого не делают. Изображение любезно предоставлено лабораторией Джаспера Халекаса.
«Мы измеряем тех, кто возвращается, а не тех, которые не возвращаются, – говорит Халекас. – По сути, существует граница в энергии между теми, кто ускользает из чаши, и теми, которые этого не делают, которые можно измерить. Поскольку мы достаточно близко к Солнцу, мы можем провести точные измерения распределения электронов до того, как столкновения произойдут дальше, которые искажают границу и затемняют отпечаток электрического поля ».
Из этих измерений физики могут больше узнать о солнечном ветре, о струе плазмы со скоростью миллион км в час, исходящей от Солнца, которая омывает Землю и другие планеты Солнечной системы. Они обнаружили, что электрическое поле Солнца оказывает некоторое влияние на солнечный ветер, но меньше, чем предполагалось.
«Теперь мы можем определить, какая часть ускорения обеспечивается электрическим полем Солнца, – отмечает Халекас. – Похоже, это небольшая часть от общей суммы. Солнечный ветер дает толчок не только в этом. Затем это указывает на другие механизмы, которые могут давать большую часть энергии солнечному ветру ».
