Величину міжпланетного магнітного поля можна визначити, якщо виміряти зміщення тіні, яке Сонце відкидає в «світлі» космічних променів. Вчені з групи The Tibet AS^ Collaboration виконали такі вимірювання і з'ясували, що вони в півтора рази відрізняються від значень, розрахованих в рамках моделі потенційного поля. Це може означати, що деякі припущення теорії не виконуються. Стаття опублікована в.
Космічні промені не можуть пройти крізь Сонце, а тому воно відкидає характерну тінь - інтенсивність променів, що приходять з його околиць, різко падає. Крім того, оскільки космічні промені заряджені (в основному вони складаються з протонів і альфа-частинок), їх траєкторії спотворюються магнітним полем Сонця, і тінь трохи зміщується в залежності від величини і напрямку поля. Вперше вчені побачили сонячну тінь і довели вплив магнітного поля на її положення під час 13-річного Тибетського експерименту зі спостереження атмосферних злив (The Tibet air shower experiment), який проходив з 1996 по 2009 рік.
У той час як корональне магнітне поле Сонця найсильніше впливає на інтенсивність космічних променів, міжпланетне магнітне поле (interplanetary magnetic field, IMF) також спотворює траєкторії променів і призводить до зміщення тіні в напрямку від геометричного центру зірки. Ці зміщення теж були зареєстровані в рамках Тибетського експерименту. Тим не менш, тут є деякі проблеми. Незважаючи на те, що інтенсивність IMF можна розрахувати в рамках моделі потенційного поля (potential field model, PMF), безпосередньо виміряти його можна тільки біля поверхні Землі за допомогою спеціальних супутників. У результаті величина магнітного поля у великій області простору між Сонцем і Землею залишається невідомою.
У цій статті вчені з Японії та Китаю, що входять до групи The Tibet AS^ Collaboration, оцінили середнє значення міжпланетного магнітного поля в області між Землею і Сонцем і порівняли його з теоретично розрахованою величиною. Для цього вони проаналізували дані, зібрані в рамках тибетського експерименту за період з березня 2000 по серпень 2009 року. Детектори, що використовуються в експерименті, дозволяли реєструвати космічні промені з енергією не більше 10 тераелектронвольт. Втім, автори зазначають, що відкидання більших енергій не впливає на їх результати, оскільки траєкторії швидких частинок менше спотворюються магнітним полем.
Спочатку дослідники розрахували, наскільки сильно інтенсивність космічних променів відрізняється від фонової інтенсивності в різних точках небесної сфери, і усереднили результати за весь період спостереження. При цьому вони поділяли періоди, коли міжпланетне магнітне поле, вимірене супутниками, було спрямоване «від нас» (Bx < 0, By > 0) і «до нас» (Bx > 0, By < 0). Вчені зауважують, що протягом двох третин усього часу спостереження полярність поля постійно змінювалася на протилежну (залишалася постійною не більше чотирьох днів). Тому фізики перевірили, що виключення цих періодів з розгляду не впливає на кінцеві результати.
У результаті вчені виявили, що положення центру тіні не збігається з геометричним центром Сонця і залежно від полярності міжпланетного поля зміщується в різні боки. Так, в періоди, коли воно було спрямоване «від нас», тінь зміщувалася в північно-західному напрямку, а в періоди «до нас» - в південно-західному. Крім того, величина зміщення була назад пропорційна енергії космічних променів, як і передбачалося теоретичними моделями.
Однак при більш пильному аналізі з'ясувалося, що експеримент сходиться з теорією не так вже й добре. Крім прямих вимірювань, вчені вирахували за допомогою моделі потенційного поля і методу Монте-Карло, як повинна зміщуватися тінь в залежність від енергії «просвічуючих» частинок. Виявилося, що теоретичні та експериментальні залежності розходяться приблизно в півтора рази для обох спрямованостей магнітного поля. За словами авторів, це вказує на те, що деякі припущення теорії PMF насправді не виконуються.
Раніше ми писали, як вчені з NASA проаналізували рух плазми по короні Сонця і на підставі аналізу побудували комп'ютерну модель його магнітного поля. Зрозуміло, тут йде мова про поле у фотосфері, а не в міжпланетному просторі.