Видимая поверхность Солнца кажется яркой и почти однородной лишь издалека. При ближайшем рассмотрении это непрерывно бурлящий океан плазмы, в котором горячее вещество поднимается из глубин, растекается, остывает и снова опускается вниз.
Отдельные конвекционные ячейки на Солнце могут достигать размеров Техаса. Но даже между этими гигантскими структурами скрываются гораздо более мелкие процессы, которые до сих пор оставались невидимыми.
Рассмотреть их удалось с помощью солнечного телескопа имени Дэниела Иноуэ на Гавайях — самого мощного инструмента такого рода на Земле. Он получил изображения поверхности Солнца с рекордным разрешением и показал целый мир крошечных закручивающихся вихрей.
Они возникают возле границ магнитных структур, где быстрые потоки плазмы скользят мимо более медленных. В результате вещество начинает закручиваться в характерные спирали.
Такое явление называют неустойчивостью Кельвина — Гельмгольца. Подобные завихрения можно наблюдать в океанских волнах и некоторых необычных облаках, когда два потока движутся рядом с разной скоростью.
Учёные давно предполагали, что такие вихри должны существовать и на Солнце. Его плазма чрезвычайно неспокойна, однако прежним приборам не хватало разрешения, чтобы разглядеть столь мелкие структуры.
В апреле 2025 года телескоп Иноуэ направили на магнитно активную область неподалёку от солнечного пятна. Он сделал последовательность снимков, запечатлев движение бурлящей плазмы.
Когда исследователи начали обрабатывать данные, они почти сразу заметили характерные завитки. Но одного внешнего сходства было недостаточно. Команде требовалось доказать, что перед ней действительно предсказанная неустойчивость, а не другое похожее явление.
Для этого наблюдения сравнили с чрезвычайно подробными компьютерными моделями. Моделирование воспроизвело такое же поведение плазмы и подтвердило природу вихрей.
Однако главным открытием стало не само существование этих структур, а их количество. Исследователи ожидали увидеть отдельные редкие завихрения, но обнаруживали их почти везде, где проходили границы между магнитными образованиями и окружающей конвекцией.
По словам солнечного физика Дэвида Куридзе, команда была поражена количеством мелких деталей и динамической активности. Особенно неожиданным оказалось то, насколько широко эти вихри распространены по магнитной поверхности Солнца.
Для возникновения неустойчивости требуется довольно тонкое равновесие между несколькими физическими силами. Поэтому учёных удивило, что необходимые условия, по всей видимости, складываются практически повсюду возле магнитных структур.
Открытие важно не только потому, что на Солнце обнаружили красивые плазменные водовороты. Если они действительно настолько распространены, то могут влиять на перенос энергии через солнечную атмосферу, перемешивая плазму и магнитные поля.
Подобные мелкомасштабные процессы могут помочь разобраться в гораздо более крупных загадках — например, почему внешняя атмосфера Солнца неожиданно горячая и какие механизмы запускают мощные извержения, влияющие на космическую погоду.
Современное общество зависит от технологий, уязвимых перед солнечной активностью. Чтобы научиться лучше понимать и прогнозировать наиболее опасные события, необходимо сначала выяснить, какие небольшие физические процессы лежат в их основе.
Даже после нескольких столетий наблюдений Солнце не становится проще. Напротив, чем более чёткие изображения получают учёные, тем сложнее оказывается картина происходящего на его поверхности.
Новые вихри — лишь одна деталь огромной головоломки. Как отметил солнечный физик Фридрих Вёгер, у Солнца по-прежнему нет недостатка в нерешённых тайнах.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
