Представьте гитарную струну, зажатую между двумя порожками. Если ударить по ней, возникнет стоячая волна: одни точки струны колеблются сильно, а другие, узлы, остаются почти неподвижными. Примерно так же ведёт себя хромосфера — слой солнечной атмосферы, зажатый между фотосферой и короной. Только вместо порожков здесь работают резкие перепады температуры, которые отражают волны обратно.
В порах — небольших тёмных пятнах с сильным магнитным полем — вдоль силовых линий распространяются медленные магнитозвуковые волны. Если они заперты в резонансной полости, то должны образовывать стоячие волны с характерными признаками: в узлах амплитуда колебаний минимальна, а фаза скачком меняется на 180°. Именно такие узлы и удалось впервые поймать группе астрономов.
Они наблюдали пору в активной области NOAA 12848 21 июля 2021 года на Шведском солнечном телескопе. Спектрополяриметр CRISP сканировал линию водорода Hα на 17 длинах волн, что позволило восстановить колебания температуры и скорости на разных высотах хромосферы. Затем с помощью вейвлет-анализа выделили колебания с частотой 6,1 мГц (период около 164 секунд) и измерили разность фаз между сигналами с разных высот.
Результат оказался чётким: на высоте, соответствующей смещению примерно 0,30 Å от центра линии Hα, фаза температуры скачком менялась на 180°, а её мощность резко падала. Это и есть резонансный узел. Высота узла менялась в пространстве и времени: в центре поры он поднимался до 0,2 Å, у краёв опускался до 0,4 Å. Вне поры узлы часто не идентифицировались, что указывает на преобладание бегущих волн.
Наблюдается смесь стоячих и распространяющихся волн, что согласуется с моделью «дырявого» резонатора: часть энергии уходит в корону. Это открытие впервые даёт прямое наблюдательное доказательство существования резонансной полости в хромосфере поры. Раньше о ней лишь догадывались по косвенным признакам, а теперь пойманы сами узлы — недвусмысленный маркер стоячих волн.
Практическая польза тоже есть: по положению узла можно оценивать высоту отражающего слоя и скорость звука в активных областях. Это новый инструмент сейсмологии хромосферы, который раньше существовал лишь в теории. Если удастся измерить узлы на нескольких частотах, можно будет построить дисперсионную картину и уточнить профиль температуры. Так солнечная пора, подобно гитарной струне, расскажет о своём внутреннем устройстве по характеру колебаний.
Высота резонансного узла в хромосфере поры меняется со временем: за 35 минут наблюдений узел сместился примерно на 0.3 Å, что соответствует сотням километров. Это сравнимо с высотой орбиты Международной космической станции.