Чтобы поближе взглянуть на Солнце и изучить солнечный ветер, команда исследователей создала в лаборатории своё собственное миниатюрное Солнце – со своим собственным электромагнитным полем и плазмой.
Учёные из Университета Висконсин-Мэдисон сконструировали алюминиевую вакуумную камеру шириной 3 метра (10 футов), которую они назвали “большой красный шар”, чтобы воссоздать солнечную физику, которая наблюдается внутри Солнца и вокруг него.
“Меня привлекла простота и глубокие последствия эксперимента для практического изучения физики Солнца в лаборатории”, – сказал Этан Петерсон, аспирант факультета физики университета и ведущий автор исследования.
В центре солнечной модели находится магнит, имитирующий магнитное поле Солнца , и исследователи накачали гелий в маленькое Солнце, чтобы ионизировать газ и превратить его в плазму. Затем они использовали электрический ток, который, наряду с магнитным полем, заставил плазму вращаться.
Солнце и его атмосфера состоят из плазмы – смеси положительно и отрицательно заряженных частиц при чрезвычайно высоких температурах. Солнечный ветер уносит эту плазму от Солнца в космическое пространство.
“Мы также знаем, что Солнце – это вращающийся плазменный шар, и поэтому мы создаём плазму в этом дипольном магнитном поле, а затем вращаем её и наблюдаем, что происходит”, – сказал Петерсон.
Петерсон вместе с профессором физики Кэри Форестом впервые намеревались воспроизвести спираль Паркера, названную так в честь астрофизика Юджина Паркера. Спираль Паркера – это структура, которая формируется над поверхностью Солнца под действием его магнитного поля.
Во время эксперимента исследователи также наблюдали выбросы капель плазмы от солнечного ветра. Сначала они были удивлены, наблюдая, как эти плазмоиды или плазменные капли выбрасываются с такой регулярной частотой.
Эти плазменные капли были похожи на выбросы плазмы из реального Солнца, которые наблюдались спутниками. Источник этих реальных выбросов остаётся неизвестным. Наблюдая своё мини-Солнце, исследователи нанесли на карту область, где магнитное поле было более слабым, и плазма двигалась быстрее, заставляя этот материал разрушаться и выбрасываться радиально.
По словам Петерсона, “большой красный шар” создал свою первую плазму ещё в 2012 году, и с тех пор исследователи модернизировали модель, проведя цикл экспериментов.
Команда будет использовать мини-Солнце для дальнейшего изучения основных свойств плазмы, а также того, как именно движется солнечный ветер.
Полученные результаты были опубликованы 29 июля в журнале Nature Physics.
