На Земле мы привыкли к дождю и круговороту воды в природе. А как насчет Солнца? Это трудно вообразить, но там тоже бывает дождь. Впрочем, естественно, речь не идет об обычном дожде: наше светило «омывают» дожди из перегретого газа. Вот как это происходит.
Солнечные «американские горки»
Солнце представляет собой гигантский шар из водорода и гелия, где постоянно происходит синтез химических элементов. В результате этого синтеза выделяется тепловая энергия, которая обогревает Землю и всех ее обитателей. Кроме того, Солнце является источником электромагнитной активности, которая периодически приводит к извержению целых рек заряженных частиц. Эти потоки, когда Земля оказывается на их пути, вызывают в высоких широтах полярное сияние и могут даже выводить из строя искусственные спутники.
Именно этим явлением отчасти объясняется механизм так называемого солнечного дождя. Элементы, из которых состоит Солнце, в основном находятся в форме плазмы, электрически заряженного газа. Плазма, как правило, течет вдоль магнитных петель материи, которые поднимаются с поверхности светила, а затем снова падают вниз.
След, по которому плазма поднимается и удаляется от поверхности Солнца, напоминает траекторию кабины на американских горках. На верхнем пике петли, как на вершине американских горок, температура плазмы наименее высока, потому что она находится дальше всего от Солнца. В этой наивысшей точке часть плазмы охлаждается и падает обратно в виде осадков, подобно дождю на Земле.
Разгадка «солнечной тайны»
Открытие солнечного дождя было неожиданным. Эмили Мейсон, руководитель исследований в Центре космических полетов имени Годдара при НАСА в штате Мэриленд, искала признаки существования дождя в так называемых «шлемовых лучах», острых магнитных петлях высотой в миллионы километров, которые можно увидеть, когда они вырываются с поверхности во время затмения. Как и некоторые предыдущие исследования, математическое моделирование показало, что дождь находится именно там.
Однако, после нескольких месяцев исследований, которые так и не дали никаких существенных результатов, Мейсон пришла в голову идея поискать дождь в более мелких магнитных петлях, изображение которых было получено с высокой точностью Обсерваторией солнечной динамики НАСА. Хотя их высота составляет всего 2 процента от высоты шлемовых лучей – и по этой причине плазма не может охлаждаться до достаточно низкой температуры – именно там исследователи обнаружили дождь. Сделанное открытие привело ученых к мысли, что эти небольшие структуры могут помочь разгадать многие другие загадки Солнца.
Дело в том, что корона, или верхняя атмосфера Солнца», имеет температуру в несколько миллионов градусов Цельсия, в то время как слой, расположенный под ней – всего несколько тысяч градусов. Что делает верхнюю часть атмосферы более нагретой, остается пока загадкой. Однако, учитывая расположение и структуру дождевых петель, ученые намерены обратить особое внимание на эту зону, чтобы узнать, не скрывается ли там разгадка.
Более того, у НАСА имеется космический аппарат, известный как солнечный зонд «Паркер», который в ближайшие несколько лет периодически будет осуществлять съемку солнечной поверхности с верхней точки орбиты Меркурия. Учитывая успехи, достигнутые Обсерваторией солнечной динамики и «Паркером», тайна солнечной короны, возможно, будет раскрыта уже в ближайшем будущем.
