Как учёные ИПФ РАН исследуют Солнце
В начале весны мы ждём первых солнечных дней. Но мало кто задумывается, как на самом деле этот огненный шар даёт нам тепло и свет.
Учёные Института прикладной физики РАН занимаются изучением Солнца. О том, что они изучают и каких высот уже достигли, мы поговорили с доктором физико-математических наук, заведующим сектором физики плазменных процессов в атмосферах Солнца и планет Валерием Зайцевым.
Исследования Солнца в ИПФ РАН на протяжении многих лет активно ведутся в отделе астрофизики и физики космической плазмы. Они берут свое начало с пионерских работ академиков Виталия Лазаревича Гинзбурга и Владимира Васильевича Железнякова и в настоящее время составляют общепризнанный фундамент теории распространения и взаимодействия электромагнитных волн в плазме солнечной короны, а также методов восстановления физических условий в короне по наблюдаемым характеристикам спектров радиоизлучения.
В рамках этого фундамента была установлена определяющая роль циклотронного механизма излучения в формировании частотных особенностей спектров радиоизлучения Солнца и на этой основе разработан тепловой циклотронный механизм излучения, являющийся ключевым в теории медленно меняющейся компоненты солнечного микроволнового излучения. Был детально разработан плазменный механизм излучения, связанный с рэлеевским и комбинационным рассеянием плазменных волн в солнечной короне и их переходом в электромагнитное излучение.
В рамках плазменного механизма был предложен и исследован механизм генерации квазипериодической структуры (зебра-структуры) в составе радиоизлучения Солнца, основанный на эффекте двойного плазменного резонанса, а также разработана динамическая теория одной из основных компонент солнечного радиоизлучения – всплесков III типа. Обнаруженный при этом эффект перепоглощения плазменных волн позволил объяснить постоянство (несмотря на сильную квазилинейную релаксацию) средней скорости потоков субрелятивистских электронов солнечных вспышек на огромных расстояниях от нижней короны до орбиты Земли. Впервые получены и исследованы дисперсионные соотношения, описывающие колебания петлеобразных магнитных структур в солнечной короне и заложившие основы нового современного направления в физике Солнца – гелиосейсмологии солнечной короны.
Развита концепция корональной магнитной петли как эквивалентного электрического контура и обнаружены собственные колебания этого контура, присутствующие в низкочастотной модуляции микроволнового радиоизлучения Солнца. Это обстоятельство позволило впервые экспериментально определить величину электрических токов, текущих в корональных магнитных петлях, и связать эти токи с энергетическим ресурсом солнечных вспышек, что имеет важное значение для разработки методов диагностики и прогнозирования солнечной активности и состояния «космической погоды» в околоземном пространстве.
В связи с проблемой «космической погоды» в настоящее время в отделе ведутся исследования процессов, приводящих к инжекции корональной массы в межпланетное пространство во время солнечных вспышек, а также исследование «отклика» солнечного ветра на указанные процессы. Новым направлением исследований является анализ активных процессов на звездах поздних спектральных классов, которые в целом ряде аспектов аналогичны Солнцу.