Данные зонда Parker Solar Probe помогли обнаружить необычную структуру магнитного поля в солнечном ветре. Она возникает на границе между описанием плазмы как единой жидкости и рассмотрением отдельных заряженных частиц. Исследование Масатоми Иидзавы из Технического университета Брауншвейга и его коллег опубликовано в The Astrophysical Journal Letters, сообщает Universe Today.
Солнечный ветер принято изучать двумя способами. В рамках магнитогидродинамики плазму рассматривают как проводящую жидкость, взаимодействующую с магнитными полями на больших масштабах. Другой подход описывает движение отдельных протонов и электронов, которые вращаются вокруг магнитных линий и испытывают действие фундаментальных сил.
Сложность возникает при попытке объединить эти модели. Однако именно переход между ними может быть связан с давним вопросом о том, почему корона Солнца нагревается до миллионов градусов и оказывается значительно горячее его поверхности. Чтобы проследить перенос энергии, учёные изучили магнитную спиральность — характеристику, отражающую закручивание, петли и взаимное сцепление линий магнитного поля.
Спиральность обладает направленностью: закручивание по часовой стрелке называют правосторонним, а в противоположную сторону — левосторонним. Анализ магнитных измерений Parker, выполненных вблизи Солнца, выявил у границы между магнитогидродинамическим и кинетическим описанием плазмы пару противоположно вращающихся пиков. Они появились в спектрах нормированной плотности магнитной спиральности рядом с ионным кинетическим масштабом.
Частоты обнаруженных структур оказались смещены к более низким значениям, чем ожидалось для их непосредственного окружения. Это указывает на нелокальную эволюцию: магнитные завихрения взаимодействуют не только с соседней плазмой, но и со структурами, охватывающими разные масштабы — от колебаний отдельных частиц до крупных движений плазмы.
Результат согласуется с представлением о «барьере спиральности». В турбулентной плазме энергия обычно переходит от больших вихрей к мелким ионам, где превращается в тепло, но на границе между жидкостным и частичным описанием этот процесс может блокироваться. Тогда магнитные структуры увеличиваются и формируют, в частности, гигантские магнитные «переключатели» в короне; после пересечения токового слоя гелиосферы, разделяющего противоположные магнитные полярности, характерный спиральный сигнал исчезает.