Физики воссоздали миниатюрные солнечные вспышки в лаборатории
Ученые смогли воссоздать солнечные вспышки в миниатюре в лабораторных условиях. Об этом сообщает Калифорнийский технологический институт.
Солнце состоит из раскаленной плазмы температурой в многие тысячи градусов. Его поверхность нестабильна, и на ней регулярно могут вздуваться петли из ионизированного газа, и иногда плазменные жгуты длиной до сотен тысяч километров приводят к возникновению вспышки. Солнечные вспышки могут обладать энергией порядка 160 млрд мегатонн и являются источником космического излучения, угрожающего людям за пределами Земли и низкой околоземной орбиты.
Теперь Пол Беллан из Калифорнийского технологического института и его коллеги смогли создать аналог солнечных вспышек в лаборатории. Для этого физики построили вакуумную камеру с двумя электродами внутри, к ним подсоединили конденсатор гигантской емкости и зарядили его энергией, достаточной для питания небольшого города в течение нескольких микросекунд. Затем между электродами пускали дугу длиной около 20 см, при этом образовывались структуры, схожие с плазменными жгутами Солнца. Цикл занимал около 10 микросекунд, и весь процесс снимали на камеру с частотой 10 млн кадров в секунду.
В итоге удалось выяснить, что петли в солнечной короне не представляют собой единую структуру, а состоят из фрактально сплетенных нитей, как волокна в веревке Эта структура важна для генерации высокоэнергичных частиц и произведения рентгеновских вспышек. Когда слишком большой ток пытается пройти через петлю, структура подвергается риску. В петле образуется изгиб и отдельные нити начинают рваться. Каждая новая порванная нить затем увеличивает нагрузку на оставшиеся. В итоге петля становится все длиннее и тоньше, пока не разорвется.
Авторы отметили всплеск отрицательного напряжения, связанный со вспышкой рентгеновского излучения, как раз в тот момент, когда нить оборвалась. Электрическое поле от этого всплеска напряжения ускоряет заряженные частицы до очень больших энергий, и когда частицы затем тормозятся, то испускают рентгеновские лучи.