Верхняя панель: синоптические карты интенсивности линий K Ca II из оборотов 827–1764 (август 1915 г. – июль 1985 г.).
Нижняя панель: суточные КИ, наблюдавшиеся с 1 января 1939 г. по 31 декабря 2008 г., на западном (область над красной пунктирной линией) и восточном (область под красной пунктирной линией) лимбах.
Фото: Астрофизический журнал (2024 г.). DOI: 10.3847/1538-4357/ad1ab3

В исследовании, опубликованном в The Astrophysical Journal, исследователи из Юньнаньской обсерватории Китайской академии наук изобразили полную физическую картину аномального нагрева в верхних слоях атмосферы Солнца (солнечной короне и солнечной хромосфере).

Загадка аномального нагрева короны является одной из восьми проблем современной астрономии. Точно так же аномальный нагрев хромосферы продолжает сбивать с толку физиков Солнца.

Наблюдения, полученные с помощью больших телескопов и спутников, выявили потенциальную магнитную активность, которая может быть причиной этого нагрева. Теоретические исследования предложили различные режимы нагрева, но ни один из них не был окончательно доказан. В нынешнем виде наше понимание того, как нагреваются верхние слои солнечной атмосферы, остается неполным.

Данное исследование предлагает новый курс, отходящий от традиционного причинно-следственного подхода. Вместо этого он начинается со следствия и возвращается к причине. Путешествие начинается с изучения характеристик верхних слоев атмосферы, за которым следует выявление корреляций с различными магнитными полями — единственным известным источником, способным поставлять энергию, необходимую для нагрева верхних слоев атмосферы.

В исследовании вся верхняя атмосфера рассматривается как целостная система, испытывающая аномальный нагрев и сохраняющая в течение длительного времени аномально высокие температуры. Следовательно, наиболее подходящий и необходимый метод исследования предполагает анализ долговременных наблюдений полнодисковой хромосферы и короны.

После многолетних наблюдений глобальной хромосферы в линии Ca II K и глобальной короны в корональной зеленой линии это исследование впервые дает четкий ответ на вопрос о том, как происходит аномальный нагрев верхней атмосферы.

Учёные обнаружили, что основным источником тепла спокойной хромосферы являются сетевые магнитные поля, а магнитная конфигурация их структур купола в значительной степени препятствует выходу заряженных частиц, тепловой энергии и некоторых волн из верхней части хромосферы.

Они также обнаружили, что активная хромосфера в форме бабочки черпает тепло от магнитных полей в активных областях и эфемерных областях, а также от распространения нисходящей энергии, генерируемой ими в короне.

Примечательно, что магнитные поля в эфемерных областях вносят значительно больший вклад в нагрев активной хромосферы, чем в активных областях. Нагрев спокойной хромосферы является основной составляющей нагрева всей хромосферы.

Также обнаружено, что тихая корона в основном нагревается сетевыми полями. И здесь магнитные поля в эфемерных областях вносят существенно больший вклад в нагрев активной короны, чем в активных областях. Активная корона получает больше тепла, чем спокойная корона.

Кроме того, нагрев магнитных полей в активных областях и эфемерных областях приводит к пространственному распределению активной хромосферы и активной короны в форме бабочки. Этот процесс нагрева демонстрирует долгосрочную характеристику эволюции, которая находится в фазе с циклом солнечной активности.

И наоборот, нагрев сетевых полей приводит к длительной эволюции всей фоновой (спокойной) хромосферы и фоновой (спокойной) короны, противоположной солнечному циклу.