Солнечный дождь
Корональный дождь — сгустки остывшей плазмы, которые стекают к поверхности Солнца вдоль магнитных петель. Как они возникают, как быстро падают и зачем их изучают.
Дождь бывает не только на Земле. В атмосфере Солнца тоже «выпадают осадки»: сгустки плазмы медленно опускаются с большой высоты к поверхности. Астрономы называют это явление коронным, или корональным, дождём. Это не вода и не конденсат в привычном смысле, а раскалённый ионизованный газ, который по солнечным меркам успел остыть.
Где идёт дождь
Над видимой поверхностью Солнца лежит корона — внешняя атмосфера с температурой от одного до двух миллионов градусов. Она пронизана магнитными полями, и в областях вокруг групп пятен газ собран в арки, которые называют магнитными петлями. Вдоль них плазма и течёт: по линиям поля она может двигаться, а поперёк — почти нет.
Как возникают капли
Плазма в петле непрерывно нагревается у её оснований и охлаждается излучением. Обычно эти процессы уравновешены. Но если нагрев сосредоточен близко к поверхности, а вершина петли получает меньше энергии, газ там начинает остывать быстрее, чем тепло к нему приходит. Остывшая плазма излучает ещё эффективнее, плотность растёт, и процесс обрывается лавиной: за считанные минуты сгусток остывает с миллионов градусов до десятков тысяч. Такая нестабильность называется тепловой неравновесностью.
Получившийся «холодный» сгусток тяжелее окружения и под действием солнечной гравитации начинает опускаться вдоль петли к одной из её опор.
Что наблюдают
- Температура сгустков — от тысяч до сотен тысяч кельвинов: на фоне короны это очень холодная плазма.
- Скорость падения — от десятков до сотен километров в секунду. Обычно она заметно меньше скорости свободного падения: на пути сгусток тормозит газ петли.
- Размер — сотни километров поперёк. По наблюдениям Шведского солнечного телескопа, средняя ширина капель около 300–400 км, а длина — от нескольких сотен до полутора тысяч километров.
- Сгустки видны в линии водорода Hα и в ультрафиолетовых каналах космических обсерваторий, например SDO.
Особенно заметен дождь после вспышек: сразу после мощного выброса энергии послевспышечные петли остывают и «осыпаются» сгустками плазмы.
Почему это важно
Главная загадка физики Солнца — почему корона горячее поверхности в сотни раз. Корональный дождь даёт подсказку: он возникает только там, где нагрев сильно локализован у оснований петель. Если картину удаётся воспроизвести в модели, это ограничивает возможные механизмы нагрева. Поэтому дождь используют как природный индикатор того, как энергия распределена вдоль петель.
Подробнее о том, как устроено Солнце, — на странице «Строение Солнца». Самая известная в истории вспышка описана в материале «Вспышка 1859 года».