NASA zondas aptiko nematomą Saulės skydą: paaiškėjo, kodėl protonai įkaista labiau nei elektronai

Manoma, jog svarbiausias šio proceso elementas yra vadinamasis „sūkurinis išsklaidymas“, kai mechaninė energija virsta šiluma. Tačiau netoli Saulės šis procesas tampa sudėtingas, nes aplinka ten yra beveik be susidūrimų tarp dalelių, tad lieka neaišku, kaip tiksliai energija virsta šiluma.

Atsakymo į šią mįslę mokslininkai ėmė ieškoti naudodamiesi NASA zondo „Parker Solar Probe“ duomenimis. Tai šiuo metu arčiausiai Saulės priartėjęs kosminis aparatas, kuris leidžia pirmą kartą tiesiogiai ištirti Saulės atmosferą ir įgyti duomenų iš sričių, kurios ilgą laiką buvo nepasiekiamos.

Kas yra „spiralės barjeras“?

Tyrimo metu buvo patvirtintas ilgai teoriniu laikytas reiškinys, vadinamas „spiralės barjeru“ (angl. helicity barrier). Šis reiškinys keičia tai, kaip energija iš sūkurinės turbulencijos išsisklaido į aplinką. Konkrečiau, „spiralės barjeras“ sutrikdo energijos perdavimą mažesniuose masteliuose, paveikdamas, kaip išskaidomos svyravimų bangos ir kaip įkaista Saulės plazma.

Kaip teigia pagrindinis tyrimo autorius, doktorantas Jackas McIntyre iš Londono Karalienės Marijos universiteto „Šis atradimas jaudina, nes patvirtinus spiralės barjerą, galime paaiškinti iki šiol sunkiai suvokiamas saulės vėjo savybes, pavyzdžiui, kodėl protonai jame dažniausiai yra karštesni už elektronus.“

Kada ir kur šis reiškinys pasireiškia?

Mokslininkai nustatė, kad spiralės barjeras visiškai susiformuoja tada, kai magnetinio lauko stiprumas yra daug didesnis už plazmos slėgį. Šis efektas dar labiau sustiprėja, kai turbulencijoje dalyvaujančios priešinga kryptimi sklindančios bangos tampa labai nesubalansuotos. Šios sąlygos, pasirodo, yra dažnos būtent Saulės vėjyje netoli Saulės, kur ir skrieja „Parker“ zondas.

Ilgalaikės reikšmės Saulės fizikoj ir ne tik

Kaip pabrėžia tyrimo vadovas dr. Christopheris Chenas, erdvės plazmos fizikos ekspertas iš Karalienės Marijos universiteto, šis darbas yra reikšmingas, nes pateikia aiškius įrodymus apie spiralės barjero egzistavimą. Tai padeda atsakyti į seniai keliamus klausimus apie vainiko įšilimą ir saulės vėjo spartėjimą, o taip pat paaiškinti, kodėl Saulės atmosfera turi tam tikrus temperatūros ženklus ir kodėl saulės vėjas pasižymi kintančiais srautais.

Šie atradimai leidžia geriau suprasti, kaip smulkaus masto fizikos reiškiniai susiję su visos heliosferos elgsena. Be to, tai gali padėti kurti tikslesnes kosminių orų prognozes, kurios svarbios tiek palydovų, tiek ryšių sistemų apsaugai.

Universali reikšmė visatai

Svarbu paminėti, kad šio atradimo reikšmė neapsiriboja vien tik mūsų Saule. Daugelis karštų ir retų plazmų visatoje taip pat yra be dalelių susidūrimų. Supratimas, kaip tokiose terpėse energija virsta šiluma, turi didelę reikšmę astrofizikai apskritai. Spiralės barjero tiesioginis stebėjimas Saulės vėjyje suteikia unikalią galimybę ištirti šiuos sudėtingus procesus iš arti.