Ученые окончательно подтвердили, где именно на Солнце рождается мощное магнитное поле, управляющее солнечными пятнами, вспышками и выбросами корональной массы. Исследователи Кришненду Мандал и Александр Косовичев из Технологического института Нью-Джерси обнаружили прямые доказательства того, что магнитное динамо Солнца расположено на глубине около 200 тысяч километров под видимой поверхностью — это расстояние эквивалентно 16 диаметрам Земли. Результаты их работы, опубликованные в журнале Scientific Reports, подводят итог более чем тридцатилетнему изучению колебаний, отражающихся от недр звезды.
Долгое время ученые спорили о том, где именно генерируется солнечное магнитное поле. Внутренние две трети Солнца занимает зона радиационного переноса, где ядерные реакции не позволяют сформироваться динамо-механизму. Внешняя треть — конвективная зона, где потоки плазмы постоянно перемешиваются. Однако наиболее популярная гипотеза предполагала, что ключевой участок находится на границе между этими двумя зонами, в слое, который называется тахоклином. Именно здесь резко меняется скорость вращения плазмы, создавая сдвиговые движения, способные генерировать электрические токи и, как следствие, магнитное поле.
Чтобы доказать это, исследователи использовали данные двух долгоживущих инструментов: доплеровского имиджера на борту обсерватории SOHO, запущенной NASA и ESA в 1995 году, и наземной глобальной сети телескопов GONG, которая начала работать в том же году. Оба прибора измеряют колебания солнечной поверхности, возникающие каждые 45–60 секунд. Характер этих колебаний определяется структурой недр: проходя через потоки плазмы в конвективной зоне, они несут информацию о температуре и движении этих потоков, прежде чем пробиться сквозь фотосферу.
Проанализировав данные, охватывающие три 11-летних цикла солнечной активности, Мандал и Косовичев обнаружили, что вращающиеся полосы плазмы внутри Солнца формируют узор в виде бабочки — точно такой же, какой демонстрирует расположение солнечных пятен на поверхности. Поскольку пятна являются «отпечатками пальцев» магнитных полей, прорывающихся сквозь фотосферу, совпадение узоров указало на прямую связь. Измерения показали, что этот характерный узор зарождается именно в тахоклине, на глубине 200 тысяч километров, а затем в течение нескольких лет распространяется вверх, достигая поверхности.
Полученные результаты имеют не только фундаментальное значение. Понимание того, как зарождаются активные области, порождающие вспышки и выбросы корональной массы, позволит точнее прогнозировать космическую погоду. Солнечные извержения посылают к Земле облака заряженных частиц, способные нарушать работу спутников, систем связи и энергосетей, а также представлять опасность для космонавтов. Как отметил Мандал, многие современные модели прогнозирования учитывают только приповерхностные процессы, однако их результаты показывают, что необходимо принимать во внимание всю конвективную зону — и в особенности тахоклин. В более широком смысле открытие поможет лучше понять магнитную активность и других звезд, ведь наше Солнце остается единственной звездой, которую можно изучать с таким уровнем детализации.
