В кастрюле на плите вода начинает бурлить снизу, задолго до того, как закипит вся. Пузырьки пара поднимаются от дна, хотя сама плита ещё не раскалилась. Примерно так ведёт себя атмосфера Солнца перед вспышкой: потоки вещества устремляются вверх из глубоких слоёв, хотя главный источник нагрева, по прежним представлениям, ещё не включился.
Солнечная вспышка — это резкое высвобождение магнитной энергии, накопленной во внешних слоях атмосферы звезды. Стандартная модель, разработанная полвека назад, рисовала такую картину: магнитные линии перестраиваются, ускоряют электроны, и те, словно горячий душ, обрушиваются на нижние слои атмосферы — хромосферу. Нагретое вещество расширяется и устремляется вверх. Этот процесс называют хромосферным испарением, и долго считалось, что он запускается именно ударом электронов.
Прибор SUSI сканировал активную область в ультрафиолетовом диапазоне и достиг разрешения около 59 километров на поверхности Солнца — это размер небольшого города. Исследователи измерили сдвиги спектральных линий железа, которые формируются на высоте 500–1000 километров. Оказалось, что за 5–10 минут до начала вспышки в этих линиях появляются отчётливые признаки движения: одни потоки поднимаются, другие опускаются. Скорости достигают 10 километров в секунду.
Это всё равно что увидеть пар над кастрюлей до того, как включили плиту. По стандартной модели, восходящие потоки должны были появиться только после прихода энергичных электронов, которые фиксируются по жёсткому рентгеновскому излучению. Но наблюдения показали: потоки стартуют раньше. Значит, энергия доставляется вниз каким-то иным способом — возможно, через теплопроводность, магнитные волны или локальные перестройки поля прямо в нижних слоях.
Этот результат заставляет пересмотреть стандартную модель солнечной вспышки. Если испарение начинается до прихода электронов, значит, в нижних слоях атмосферы действует свой собственный механизм нагрева. Работа открывает новое окно в диагностику солнечных бурь и может улучшить прогнозы космической погоды, от которой зависят спутники и связь на Земле. Вода в кастрюле закипает не только от плиты снизу — иногда тепло приходит изнутри самой воды.
Стратосферная обсерватория Sunrise III поднялась на высоту 37 км, где небо в 100 раз прозрачнее для ультрафиолета, чем на уровне моря. Благодаря этому удалось достичь разрешения 59 км на Солнце, что сравнимо с размером небольшого города.
В романе Артура Кларка «Солнечная буря» вспышки на Солнце угрожают Земле, но механизмы их возникновения описаны схематично. Эта работа показывает, насколько сложнее реальная физика: даже в нижних слоях атмосферы звезды происходят процессы, которые мы только начинаем понимать.