Przedstawienie przez artystę sondy Parker Solar Probe NASA gromadzącej dane o słońcu.
(Zdjęcie: © Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory)
Słońce zaczyna porzucać niektóre ze ściśle strzeżonych tajemnic.
Pierwsze wyniki badań pochodzą z NASA Sonda słoneczna Parker (PSP), który leciał szybciej i bliżej Słońca niż jakikolwiek inny obiekt stworzony przez człowieka w historii.
Początkowe zwroty PSP, o których mowa w czterech artykułach opublikowanych dzisiaj w Internecie (4 grudnia) w czasopiśmie Nature, zaczynają unosić zasłonę gwiazdy Ziemi, która pozostała zaskakująco tajemnicza, mimo że zawsze była najjaśniejszym światłem na niebie.
„Te cztery artykuły pokazują, że wchodząc w niezbadany region Układu Słonecznego, PSP dokonał już wielkich odkryć”, napisał Daniel Verscharen, badacz z Mullard Space Science Laboratory na University College London, w towarzyszącym „News and Widoki ”w tym samym numerze Nature. Verscharen nie był zaangażowany w żadne z nowych badań.
Całowanie słońca
The PSP uruchomiono w sierpniu 2018 r, na misję o wartości 1,5 miliarda dolarów, która ma pomóc badaczom lepiej zrozumieć wewnętrzne działanie Słońca.
Naukowcy zajmujący się misją są szczególnie zainteresowani rozwiązaniem dwóch długoletnich zagadek: w jaki sposób strumień cząstek płynących w sposób ciągły ze Słońca, znany jako wiatr słoneczny, jest przyspieszany do swoich ogromnych prędkości; i dlaczego jest zewnętrzna atmosfera Słońca, czyli korona o wiele cieplejsze niż jego powierzchnia. (Temperatury koronowe mogą osiągać 2 miliony stopni Fahrenheita lub 1,1 miliona stopni Celsjusza. Powierzchnia Słońca jest wręcz umiarkowana w porównaniu do 11000 F lub 6000 C.)
PSP rozwiązuje te pytania, bezczelnie się wtrącając korona samo. Raz na około pięć miesięcy sonda przybliża skwierczącą atmosferę Słońca, obserwując naszą gwiazdę z bliska.
Te najbliższe podejścia lub przejścia peryhelionowe do tej pory pokonały PSP w odległości 24 milionów kilometrów (24 miliony kilometrów) od powierzchni Słońca. Przed tą misją najbliższa sonda, jaką kiedykolwiek dostała się do Słońca, wynosiła 26,55 miliona mil (42,73 miliona km) - wyczyn dokonany w 1976 roku przez statek Helios 2, wspólny wysiłek Stanów Zjednoczonych i byłych Niemiec Zachodnich.
Helios 2 ustanowił również rekord najszybszej prędkości względem Słońca, wynoszący 153 454 mil / h (246 960 km / h). Ten znak został złamany przez orbitera Juno Jupitera NASA, który osiągnął 165 000 mil na godzinę (265 000 km / h) podczas swojego przybycia do gazowego giganta w lipcu 2016 r. Ale PSP jest teraz królem prędkości: Podczas pierwszej przepustki peryhelium statku kosmicznego, w listopadzie. 6, 2018, potężna grawitacja Słońca przyspieszyła PSP do maksymalna prędkość 213 243 mph (343,181 km / h).
Warunki w koronie są oczywiście ekstremalne, więc PSP jest wyposażony w ciężką zbroję: kompozytową tarczę węglową o grubości 4,5 cala (11,4 centymetra), która chroni jednostkę i jej cztery instrumenty naukowe przed intensywnym gorącem i promieniowanie.
Instrumenty te to Eksperyment Fields (Fields), który mierzy między innymi pola i fale elektryczne i magnetyczne; Zintegrowane Badania Naukowe Słońca (ISoIS), które charakteryzują elektrony, protony i ciężkie jony, które są przyspieszane do dużych prędkości w atmosferze Słońca i poza nią; Wide-field Imager for Solar Probe (WISPR), zestaw teleskopów obrazujących koronę i otoczenie; oraz śledztwo w sprawie elektronów wiatru słonecznego Alphas and Protons (SWEAP), które bada najbardziej obfite składniki w wiatr słoneczny (elektrony, protony i jony helu).
Cztery nowe artykuły informują o tym, co zaobserwowały te instrumenty podczas pierwszych dwóch peryheliów PSP, które miały miejsce w listopadzie 2018 r. I kwietniu 2019 r.
Śledzenie „powolnego” wiatru słonecznego do jego źródła
Jedno z badań, na przykład odkrył, że Fields zaczyna dostarczać towary na „powolnym” wietrze słonecznym, składniku strumienia, który nigdy nie przekracza prędkości 1,1 miliona mil na godzinę (1,8 miliona km / h). „Wolny” jest tutaj terminem względnym; „szybki” wiatr słoneczny przesuwa się z prędkością około dwa razy większą.
Naukowcy już wiedzieli, że szybki wiatr słoneczny powstaje w dużych koronalnych „dziurach” - płatach, w których zewnętrzna atmosfera jest znacznie chłodniejsza i cieńsza niż zwykle - w pobliżu biegunów Słońca. A dane z Fields sugerują, że powolny wiatr również pochodzi z otworów koronalnych, ale z mniejszych w pobliżu równika słonecznego.
Na polach obserwowano także zaskakujące odwrócenia w słonecznym polu magnetycznym przepływającym obok statku kosmicznego: Pole czasami odwracało swoją orientację o 180 stopni, a następnie w ciągu sekund lub minut ponownie się odwracało.
„Te zamiany są prawdopodobnie związane z jakimś strumieniem plazmy”, powiedział w oświadczeniu główny autor badania i główny badacz Fields Stuart Bale, profesor fizyki z University of California w Berkeley. „Uważam, że te przełączenia, czyli strumienie, są kluczowe dla problemu słonecznego ogrzewania wiatru”.
Dane z SWEAP, tymczasem wskazuj, że takie odwrócenia są „przesuwającymi się zakrętami w kształcie litery S w liniach pola wychodzących ze słońca”, jak to ujął Verscharen, i że obroty zwiększają prędkość wiatru słonecznego.
Ustalenia z ISoIS pomóżcie rozwinąć ten powstający obraz. Dane przyrządu pokazują, że dotarcie energetycznych cząstek słonecznych dłużej niż wcześniej oczekiwano do PSP, być może dlatego, że poruszają się wzdłuż zaskakująco linii pola w kształcie litery S.
ISoIS wykrył również wiele wybuchów cząstek, które nie są wystarczająco dramatyczne, aby mogły zostać zauważone przez instrumenty na Ziemi.
„To niesamowite - nawet przy minimalnych warunkach słonecznych słońce wytwarza o wiele więcej drobnych cząsteczek energii, niż kiedykolwiek sądziliśmy” - powiedział David McComas z Princeton University, główny badacz ISoIS i główny autor jednego z nowych badań. (Aktywność słoneczna rośnie i zanika w cyklu 11-letnim, a nasza gwiazda znajduje się obecnie w stosunkowo nieaktywnej fazie).
„Pomiary te pomogą nam odkryć źródła, przyspieszenie i transport cząstek energii słonecznej, a ostatecznie lepiej chronić satelity i astronautów w przyszłości” - dodał McComas.
A WISPR daje naukowcom wyraźniejszy obraz słońca, korony i złożonego, wirującego regionu bezpośrednio otaczającego naszą gwiazdę. Obrazy WISPR pomagają umieścić informacje zebrane przez inne instrumenty we właściwym kontekście, a także dają wgląd we własne prawa.
Na przykład czwarte nowe badanie raporty, zdjęcia WISPR dostarczają dowodów na istnienie strefy wolnej od kurzu w pobliżu Słońca, która została postulowana, ale nie została jeszcze bezpośrednio wykryta. „Szczegółowe obrazy z PSP pokazują również przestrzenne zmiany wiatru słonecznego, które są zgodne ze zmianami pola magnetycznego Słońca na jego powierzchni i ujawniają małe plamy plazmy, które są wyrzucane ze Słońca i tworzą część młodego wiatru słonecznego, „Verscharen napisał.
Najlepsze dopiero przed nami
Odpowiedź wiatru słonecznego jest w tej chwili częściowa i nadal nie jest jasne, w jaki sposób tak dramatycznie nagrzewa się korona (chociaż nowe wyniki dostarczają intrygujących wskazówek). Ale zespół PSP ma mnóstwo czasu, aby wypełnić puste pola, ponieważ te nowo opublikowane wyniki to dopiero początek. Sonda jest zaprojektowana do kontynuowania badań nad słońcem do 2025 r., A jej peryhelium będzie się zbliżać, dzięki rzeźbiącym trajektorię lotom latającym Wenus.
Na przykład ostatnia orbita naukowa PSP zabierze ją w odległości zaledwie 3,83 miliona mil (6,16 miliona km) od powierzchni Słońca i osiągnie prędkość maksymalną około 430 000 mil na godzinę (690 000 km / h).
Te przyszłe bliskie podejścia staną się częstsze, ponieważ ścieżka PSP wokół Słońca skurczy się. Okres orbity sondy wynosi obecnie około 150 dni na Ziemi, ale do końca misji upłynie 88 dni.
Długość tej misji pozwoli zespołowi PSP badać słońce na różnych etapach 11-letniego cyklu aktywności. Tak więc statek kosmiczny całujący słońce powinien zgromadzić mnóstwo interesujących danych, które długo zajmą badaczy.
„Oczekuje się, że dane PSP pomogą nam zrozumieć słońce i wiatr słoneczny przez wiele lat”, napisał Verscharen. „Nowe modele i teorie będą motywowane odkryciami statku kosmicznego, a wiedzę tę można przenieść na inne gwiazdy i plazmy astrofizyczne w całym wszechświecie”.
- Oto jak wygląda Ziemia, gdy zmierzasz w stronę Słońca
- Quiz słoneczny: Jak dobrze znasz nasze słońce?
- Uruchom zdjęcia! Sonda słoneczna Parker NASA wystrzeliwuje, by dotknąć słońca
Ta historia została zaktualizowana o godzinie 14:00. EST ma dołączyć oświadczenie Davida McComasa.
Książka Mike'a Walla o poszukiwaniu życia obcego ”Tam„(Grand Central Publishing, 2018; ilustrowany przez Karl Tate), jest już dostępny. Śledź go na Twitterze @michaeldwall. Śledź nas na Twitterze @Spacedotcom lub Facebook.
