Астрофизики из Лёвенского католического университета, Бельгия, создали первую самосогласованную модель физических процессов, протекающих во время солнечной вспышки. Исследователи использовали суперкомпьютеры центра Flemish Supercomputer Centre и новую комбинацию физических моделей.
Солнечные вспышки представляют собой взрывы на поверхности Солнца, в ходе которых выделяется гигантское количество энергии, эквивалентное одновременному взрыву триллиона атомных бомб «Малыш». В экстремальных случаях солнечные вспышки могут привести к серьезным радиопомехам на Земле, однако они также лежат в основе весьма живописных погодных явлений. Северное сияние, например, связано с солнечными вспышками, которые возмущают магнитное поле Солнца до такой степени, что сгусток плазмы вырывается из атмосферы нашего светила.
Благодаря спутникам и солнечным телескопам, мы уже знаем довольно много о физических процессах, протекающих во время солнечных вспышек. Например, мы знаем, что солнечные вспышки очень эффективно конвертируют энергию магнитных полей в тепло, свет и энергию потоков движущихся частиц.
В учебниках эти процессы обычно визуализируются в виде стандартной двумерной модели. При глубоком рассмотрении такой модели, однако, некоторые детали до сих пор остаются неподтвержденными. Это связано с тем, что создание полностью согласованной модели представляет собой сложную задачу, поскольку в расчет должны быть приняты как макроскопические эффекты (речь идет о расстояниях в десятки тысяч километров, то есть превышающих размер Земли), так и физика микроскопических частиц.
Теперь исследователи из Лёвенского католического университета смогли создать такую модель. Венжи Жуань (Wenzhi Ruan) работал над этой моделью вместе со своими коллегами в составе команды профессора Рони Кеппенса (Rony Keppens) на кафедре астрофизики плазмы Лёвенского католического университета. Исследователи использовали вычислительные мощности суперкомпьютеров центра Flemish, а также новую комбинацию физических моделей, в которых микроскопические эффекты ускоренных заряженных частиц принимаются в расчет при построении макроскопической модели.
«Наша работа также позволяет рассчитать эффективность конверсии энергии солнечной вспышки, - объясняет профессор Кеппенс. – Мы можем рассчитать эту эффективность, рассмотрев совместно мощность магнитного поля Солнца у основания вспышки и скорость, с которой движется в пространстве это основание вспышки».
«Мы трансформировали результаты численного моделирования в виртуальные наблюдения солнечной вспышки, что позволило нам смоделировать наблюдения, проводимые при помощи телескопов, на всех необходимых длинах волн. Это, в свою очередь, дало возможность усовершенствовать стандартную модель солнечной вспышки, приводимую в учебниках, превратив ее в полноценную, «рабочую» модель».