Понять природу солнечных вспышек

В урочище Бадары в мае 2021 года начались тестовые наблюдения на Сибирском радиогелиографе (СРГ), построенном в рамках создания Национального гелиогеофизического комплекса РАН. Возможно, в ближайшее время нас ждут большие открытия. С помощью нового радиогелиографа ученые Института солнечно-земной физики СО РАН надеются понять природу солнечных вспышек, измерить магнитное поле в месте образования вспышек, восстановить это поле и наконец понять, какие процессы предваряют появление вспышки на Солнце.

Радиогелиограф построен на базе астрофизической обсерватории Института в трех с половиной часах от Иркутска, в месте, где нет высоток и асфальтовых дорог, но именно в таких местах творится большая наука. Территория урочища Бадары сохраняет чистоту от всевозможных сигналов, ведь ученые ждут свои сигналы – от Солнца, и мешать этому ничего не должно.

Понять природу солнечных вспышек
Антенны радиотелескопа. Фото “Иркутск Сегодня”

Долгие годы здесь работал Сибирский солнечный радиотелескоп (ССРТ) — один из крупнейших астрономических инструментов в Сибири и России. Это крестообразный интерферометр, состоящий из двух линий 128 x 128 параболических антенн диаметром 2,5 метра. Теперь же здесь построен современный радиогелиограф, который состоит из 528 антенн разного диаметра. Старый радиотелескоп работал на частоте 5,7 ГГц, новый предназначен для работы на частотах 3 – 24 ГГц, а значит сможет улавливать сигналы с разных слоев солнечной атмосферы и заглядывать туда, куда ранее еще никому не удавалось заглянуть. И узнать природу солнечных вспышек.

Но для начала вспомним, что уже известно о них. Научный сотрудник лаборатории мониторинга солнечной активности радиоастрофизической обсерватории ИСЗФ СО РАН Дмитрий Жданов поясняет, что Солнце является носителем магнитного поля, магнитные линии увлекаются движением плазмы, сплетаются, образуя некие косы, по которым идет ток. Косы закручиваются, образуя петли, местами в них происходят разрывы, выделяется огромное количество энергии. И мы видим вспышку на Солнце. Но пока что наука может увидеть только верхушку этих петель (представьте арку – мы видим только ее верхнюю часть), но что происходит ниже, еще никто не видел, этому мешает непрозрачность солнечной атмосферы, ведь известно, что вспышки образуются в атмосфере Солнца, а не на его поверхности. Новый радиогелиограф сможет увидеть нижние части арки. Помимо солнечных вспышек, новое оборудование поможет лучше изучить природу ударных волн – еще одного процесса при разрыве закрученных магнитных кос.

Понять природу солнечных вспышек
Дмитрий Жданов. Фото “Иркутск Сегодня”

“Мы очень надеемся узнать природу солнечных вспышек. Одна из задач, которую надо решить для этого – измерить магнитное поле в местах их образования, чтобы понять, какая энергия там находится. Если у нас будут изображения с разных слоев солнечной атмосферы, то мы сможем восстановить магнитное поле и понять, какое оно перед вспышкой”.

Солнечная вспышка – самое мощное из всех проявлений активности Солнца. И источником ее энергии является как раз магнитное поле в атмосфере Солнца.

Понять природу солнечных вспышек
Дмитрий Жданов. Фото “Иркутск Сегодня”

В каком виде ученые получают сигнал с радигелиографа? Это шумоподобные сигналы, которые еще нужно преобразовывать в изображения, обработать их. Данный метод исследований называется интерферометрией. Сигналы с Солнца ловят антенны, похожие на большие тарелки, а после передают их на компьютеры по оптическим линиям связи, рассказал ведущий инженер-электроник обсерватории в Бадарах Павел Дедюхин.

Понять природу солнечных вспышек
К каждой антенне тянутся провода, так что под обсерваторией находится целое подземное царство. Фото “Иркутск Сегодня”
Понять природу солнечных вспышек
В подземном царстве радиообсерватории огромное количество кабелей

Наш радиогелиограф состоит из 528 “тарелок”, которые располагаются на поле в виде трех букв “Т”, то есть из антенн построены три Т-образные решетки. Антенны имеют разный диаметр – 129 трёхметровых антенн, 192 диаметром в 1,8 метра и 207 антенн диаметром в один метр. И работают они на разных частотах – от 3 до 24 ГГц. Чем меньше диаметр антенны, тем на большей частоте она работает и тем дальше она способна “заглянуть” в атмосферу Солнца. Так ученые смогут исследовать разные слои короны Солнца.

Каждая антенна способна передать ученым сигнал из одной точки на Солнце, но все вместе они способны построить полное изображения светила. СРГ позволяет синтезировать десятки тысяч изображений Солнца в день.

Понять природу солнечных вспышек
Павел Дедюхин. Фото “Иркутск Сегодня”

Огромный интерес к вспышкам на Солнце не случаен. Большие вспышки оказывают сильное воздействие на околоземное космическое пространство. Потоки частиц и излучения опасны для космонавтов, они способны повредить электронные приборы космических аппаратов. УФ- и рентгеновские лучи от вспышки увеличивают ионизацию в верхних слоях атмосферы Земли, в ионосфере, что приводит к нарушениям радиосвязи, навигационных приборов. Поэтому изучение природы вспышек полезно, в частности, для того, чтобы научиться их предсказывать, быстрее обнаруживать.

Понять природу солнечных вспышек
В Бадарах. Фото “Иркутск Сегодня”
Понять природу солнечных вспышек
Павел Дедюхин. Фото “Иркутск Сегодня”
Понять природу солнечных вспышек
В Бадарах. Фото “Иркутск Сегодня”

Новый радиогелиограф даст возможность ученым получать уникальные по чувствительности данные о процессах, происходящих в короне Солнца, энерговыделения, ускорения частиц. СРГ будет наблюдать не только за вспышками, но и другими процессами на Солнце. И это только часть будущего гелиогеофизического комплекса. Еще один объект — комплекс оптических инструментов — построили в поселке Торы. Наблюдения там начали проводить в марте 2021 года.

Понять природу солнечных вспышек
В Бадарах. Фото “Иркутск Сегодня”

Комплекс станет учреждением мирового уровня. Он включит в себя 7 уникальных объектов: радиогелиограф в Тункинской долине в Бадарах, набор оптических инструментов в Тункинской долине у села Торы, лидар и комплекс радаров на Малом море, крупный солнечный телескоп на территории Саянской солнечной обсерватории у поселка Монды, нагревный стенд под Ангарском и центр обработки данных в Иркутске. Для центра обработки данных построят отдельное здание ИСЗФ в городе Иркутске, стройку планируют начать в следующем году.

Анастасия Украинская. “Иркутск Сегодня”