Учёные МГУ имени М.В. Ломоносова восстановили, как движется вещество под видимой поверхностью Солнца рядом с крупной активной областью. Активная область — это участок с сильными магнитными полями, где рождаются вспышки. Объектом стала область NOAA 11158, которую наблюдали в феврале 2011 года. Она выделялась сложной многополярной структурой, вращающимися пятнами и мощными выбросами плазмы.
Заглянуть внутрь звезды помогает гелиосейсмология. Это «просвечивание» Солнца акустическими волнами, отдалённо похожее на УЗИ. Авторы взяли такие данные для глубин от 0,5 до 19 тысяч километров под фотосферой (видимой поверхностью Солнца). Нижняя граница почти в полтора раза больше диаметра Земли. Движение на самой поверхности измерили отдельно. Горизонтальные скорости определили по последовательным оптическим снимкам, вертикальные — по доплеровскому сдвигу спектральных линий.
У метода есть известная слабость — перекрёстные помехи. Из-за них вертикальные скорости у поверхности иногда получаются даже с неверным знаком: подъём выглядит как опускание. Поэтому вертикальные скорости вычислили через уравнение непрерывности. Их восстановили по тому, как расходятся горизонтальные потоки, а горизонтальные потоки измеряются гораздо надёжнее.
Картина получилась такой. В центрах супергранул вещество поднимается, а по краям опускается. Супергранулы — это конвективные ячейки размером в десятки тысяч километров, каждая больше Земли. Это совпадает с классическими представлениями о конвекции на Солнце. Под пятнами на глубине 0,5–6 тысяч км обнаружились кольцевые структуры: плазма растекается из них внутрь и наружу, а внутри колец опускается. По мнению авторов, у колец конвективная природа, и они похожи на структуры, которые раньше описывали возле одиночных пятен.
Течения менялись вместе с активной областью. Учёные выделили три этапа: спокойное состояние, формирование потоков и устоявшиеся быстрые течения. В спокойный период на глубине около 8,5 тысячи км нашёлся особый уровень, где вертикальные скорости и растекание горизонтальных потоков меньше всего согласуются между собой. Авторы предполагают, что здесь проходит нижняя граница слоя супергрануляции. Когда появились быстрые потоки, эта особенность исчезла.
Но он показывает тонкую структуру течений, которую трудно разглядеть прямыми гелиосейсмологическими методами. Дальше авторы собираются изучить другие активные области и спокойные участки Солнца. Они хотят понять, насколько распространены кольца и как они связаны с поведением пятен. Работа опубликована в журнале «Солнечно-земная физика».
