Сотрудники ИКИ РАН выдвинули теорию, объясняющую повышение температуры солнечного ветра по мере удаления от Солнца. Статья с результатами работы опубликована в журналe Astronomy& Astrophysics. Исследователи считают, что солнечный ветер может нагреваться в результате взаимодействия с ударными волнами, под которыми подразумеваются резкие скачки параметров ветра (скорости, плотности и температуры).
Солнечный ветер представляет собой постоянно вырывающийся из солнечной короны поток ионизированных частиц. До Земли эти выбросы доходят примерно за 2-3 дня, и на этом этапе их скорость составляет примерно от 300 до 800 км/с. Температура ветра (понимается величина, пропорциональная энергии хаотического движения ионизированых частиц) плавно уменьшается до расстояния примерно 20–25 а.е. и начинает расти примерно за орбитой Урана.
В качестве одного из объяснений нагрева считался механизм взаимодействия частиц с колебаниями электромагнитного поля и передачи энергии флуктуаций поля частицам. Как указывает ИКИ РАН, поскольку изначальной турбулентной энергии плазмы недостаточно для значительного нагрева, источником флуктуаций считались захваченные протоны, образующиеся при резонансной перезарядке межзвёздных атомов водорода на протонах солнечного ветра. Описанный механизм нагрева считался доминирующим в дальнем ветре (более 20 а.е.).
Объяснение учёных ИКИ РАН проще: плазма может нагреваться в результате взаимодействия с ударными волнами — резким скачком параметров ветра (скорости, плотности и температуры), образовавшийся как вблизи Солнца, так и в более отдалённых областях. В первом случае появление ударных волн связано с корональными выбросами. Во втором вследствие «неоднородности истечения плазмы из Солнца более быстрый поток ветра догоняет медленный, они сталкиваются, и образуется ударная волна». При прохождении ударного слоя через плазму солнечного ветра внутри слоя температура существенно повышается.
«Важно то, что в солнечном ветре помимо одиночных ударных волн большое количество ударных волн распространяется в виде ударных слоёв. Это области, ограниченные двумя ударными волнами с двух сторон. Такие слои постоянно (дважды за оборот Солнца) появляются в ближнем ветре и уносятся на большие расстояния. При этом передняя ударная волна в слое распространяется быстрее замыкающей волны, поэтому слой расширяется в процессе своего движения», — отмечает ИКИ РАН.
Для проверки теории учёные создали численную модель, взявшую за основу данные о параметрах солнечного ветра на расстоянии 1 а.е. (расстояние радиуса орбиты Земли) из базы данных OMNIWeb (НАСА). Моделирование подтвердило наблюдения «Вояджера-2» и собранные им данные о «поведении» температуры солнечного ветра.
Авторы утверждают, что одного взаимодействия с ударными волнами практически достаточно, чтобы объяснить изменение температуры, по крайней мере, на расстоянии 50 а.е. от Солнца.
