Солнечные частицы прилетают не по расписанию экспресс
Солнце порой выбрасывает в космос целые облака заряженных частиц. Обычно самые быстрые из них — с наибольшей энергией — прилетают к зонду первыми, как спринтеры на длинной дистанции. Но 5 сентября 2022 года зонд Паркер, который летает ближе всех к Солнцу, поймал нечто странное: частицы средней энергии примчались раньше и быстрых, и медленных.
На графике это выглядит как «нос» — выступ в середине, где частицы пришли слишком рано. Такое поведение назвали «обратным порядком прилёта». Учёные проверили все данные зонда до конца 2024 года и нашли 14 таких случаев. Большинство из них — 11 — пришлись на средние энергии, от полумиллиона до пяти миллионов электрон-вольт. Для сравнения: энергия частицы в обычной молнии — около миллиона электрон-вольт.
Почему быстрые частицы вдруг опаздывают? Возможно, их задерживает ударная волна от выброса — она работает как турникет: медленных пропускает, а самых быстрых притормаживает. Или дело в том, как частицы петляют вдоль магнитных линий. Точный ответ ещё впереди, но уже ясно: Солнце не всегда стреляет по шаблону.
Список этих событий — как коллекция отпечатков пальцев с места ускорения частиц. Каждый «нос» рассказывает, где и как частицы набрали скорость. Чем больше таких случаев, тем лучше видно, как работает природный ускоритель у самого Солнца — тот, что иногда швыряет энергию и в сторону Земли.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2602.12475
In SEP events, velocity dispersion (VD) is characterized by the earlier arrival of faster, higher-energy particles relative to slower ones, assuming negligible acceleration time and transport effects. The "Labor Day event" at Parker Solar Probe (PSP) on 2022 September 5 provided a unique arrival profile, in which the medium energy (~ few MeV) particles arrive earlier than both lower and higher energy particles. This created a so-called "nose" structure in the intensity spectrogram formed by measurements from the two energetic particle instruments, EPI-Lo and EPI-Hi, of the Integrated Science Investigation of the Sun (ISOIS) suite. Unlike typical VD, the delayed arrival of higher energy particles compared to medium energy particles, i.e., the "inverse velocity arrival" (IVA), could be caused by various acceleration, transport, and instrumental effects, including shock acceleration. By applying a new method based on the contour-line of the intensity, we found 14 IVA events in the ISOIS observations up to the end of 2024. Several parameters that may modify velocity dispersion characteristics are further explored including the spacecraft radial distance, the speed of corresponding CMEs and shocks, the angle between the shock normal and the upstream magnetic field, and the spacecraft magnetic footpoint longitudinal separation from the flare location. The energy of the early arriving particles, i.e., the nose energy, can be grouped into low (L, <0.5 MeV), medium(M, 0.5 - 5 MeV), and high(H, >5 MeV) categories. Most (11/14) of the IVA events have medium nose energies. This SEP list provides ingredients for examination of shock acceleration in the inner heliosphere, and the existence of IVA events sheds new light on the acceleration and propagation of SEPs.
Энергия частиц в «носе» может быть меньше энергии рентгеновского снимка в больнице, но таких частиц триллионы, и вместе они несут заметный удар.
В фильме «Звёздный путь» корабли ловят солнечный ветер для разгона — такие «носы» частиц могли бы сбить их навигацию.