Ученые моделируют турбулентность в плазме солнечного ветра

Возможно, читая эту новость, вы пьете кофе. При перемешивании напитка ложкой в чашке формируются завихрения жидкости, которые распадаются на множество меньших по размерам завихрений, до тех пор пока полностью не рассеются. Этот процесс можно описать как формирование каскада завихрений в масштабе от самого крупного до самого мелкого. Кроме того, движение ложки приводит горячую жидкость в контакт с более холодным воздухом, поэтому кофе более эффективно отдает тепло в окружающую среду и охлаждается.

Примерно такой же эффект наблюдается в космосе для электрически заряженных частиц – плазмы солнечного ветра – «выдуваемых» нашим Солнцем, но с одним ключевым отличием: в космосе отсутствует воздух. Хотя энергия, которую дает наша звезда солнечному ветру, переносится с большего масштаба на меньший в результате турбулентных каскадов, так же как это происходит в вашем кофе, однако температура плазмы не падает, а только растет, поскольку вокруг нее нет холодного воздуха, который мог бы охладить плазму.

Как именно происходит нагрев плазмы солнечного ветра, ученые точно не знают, поскольку измеренная температура этой плазмы оказывается выше, чем ожидалось, исходя из модели расширяющегося газа, почти не испытывающего столкновений. Ученые считают, что причиной разогрева может быть турбулентный характер солнечного ветра.

Современное компьютерное моделирование позволяет глубже понять это сложное движение. На фото изображен фрагмент результата такого моделирования. Он отражает распределение плотности потока в турбулентной плазме солнечного ветра, где в результате турбулентного каскада энергии появляются локализованные нити и завихрения. Голубым и желтым цветами показаны наиболее интенсивные потоки (голубым – отрицательные, желтым – положительные значения ).