Obraz SOHO Słońca pokazujący pola magnetyczne (żółte linie) i wiatr słoneczny (czerwone strzałki). Źródło zdjęcia: NASA / ESA. Kliknij, aby powiększyć.
Warstwę głęboko w atmosferze słonecznej można wykorzystać do oszacowania prędkości wiatru słonecznego, strumienia zelektryfikowanego gazu, który ciągle wieje ze Słońca. Szacowanie prędkości wiatru słonecznego poprawi prognozy pogody kosmicznej, które pomogą ludzkim badaniom planet.
Wiatr słoneczny płynie z gorącej, cienkiej, zewnętrznej atmosfery Słońca, „korony”. Badacze byli zaskoczeni odkryciem, że struktura chłodniejszej, gęstszej niższej atmosfery Słońca, zwanej chromosferą, może być wykorzystana do oszacowania prędkości wiatru słonecznego.
Było to nieoczekiwane, ponieważ wiatr słoneczny jest zjawiskiem koronowym, a chromosfera jest tak głęboka - to warstwa tuż nad widoczną powierzchnią Słońca. „To jak odkrycie, że źródło rzeki Nil znajduje się w odległości kolejnych 500 mil w głąb lądu” - powiedział dr Scott McIntosh z Southwest Research Institute, Boulder, Colo., Główny autor artykułu z tych badań opublikowanego 10 maja w Astrophysical Journal.
Nowa praca zapowiada zwiększenie dokładności prognoz promieniowania kosmicznego. Słońce czasami uruchamia miliardowe wybuchy zelektryfikowanego gazu, zwane koronowymi wyrzutami masy (CME), w przestrzeń kosmiczną z prędkością milionów mil (kilometrów) na godzinę. Jeśli szybki CME przebija powolny wiatr słoneczny, przed CME powstaje wstrząs, który przyspiesza elektrycznie naładowane cząstki wiatru słonecznego. Te szybkie cząstki mogą zakłócać satelity i są niebezpieczne dla niechronionych astronautów.
„Tak jak poznanie większej ilości szczegółów na temat atmosfery pomaga przewidzieć intensywność huraganu, tak też wiedza o prędkości wiatru słonecznego pomaga określić intensywność burz promieniowania kosmicznego z CME” - powiedział współautor dr Robert Leamon z L-3 Usługi rządowe w NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.
Podobnie jak wiatr na Ziemi, wiatr słoneczny jest porywisty, osiągając prędkość od około 750 000 mil na godzinę (około 350 km / sekundę) do 1,5 miliona mil na godzinę (700 km / sekundę).
Ponieważ wiatr słoneczny składa się z naładowanych elektrycznie cząstek, reaguje on na pola magnetyczne przenikające atmosferę słoneczną. Cząsteczki wiatru słonecznego przepływają wzdłuż niewidzialnych linii siły magnetycznej jak samochody na autostradzie. Kiedy linie pola magnetycznego wyginają się prosto w przestrzeń, tak jak dzieje się to w obszarach „dziury koronalnej”, wiatr słoneczny działa jak samochody na pasie ciągnącym, pędząc z dużą prędkością. Kiedy linie pola magnetycznego wyginają się gwałtownie z powrotem do powierzchni Słońca, jak wzór opiłków żelaza wokół magnesu prętowego, wiatr słoneczny działa jak samochody w ruchu miejskim i pojawia się stosunkowo wolno. Naukowcy znają to od ponad trzydziestu lat i wykorzystali to do przybliżonego oszacowania prędkości wiatru słonecznego - szybkiego lub wolnego.
W nowej pracy zespół powiązał prędkość wiatru słonecznego, gdy wieje on przez Ziemię, z wahaniami głębszymi w atmosferze słonecznej, niż wcześniej wykryto (lub nawet oczekiwano). Mierząc czas potrzebny na przebycie fali dźwiękowej między dwiema wysokościami w chromosferze, udało im się ustalić, że chromosfera jest skutecznie „rozciągnięta cienko” pod otworami koronalnymi za pomocą swoich otwartych pól magnetycznych, ale ściśnięta poniżej magnetycznie zamkniętych obszarów.
Zespół wykorzystał tę obserwację do ustalenia ciągłego zakresu prędkości wiatru słonecznego na podstawie struktury chromosfery. Im szersza jest warstwa chromosferyczna, tym bardziej zezwala się na rozszerzanie przez otwarte pola magnetyczne i tym szybciej wieje wiatr słoneczny. Ta nowa metoda jest bardziej precyzyjna niż stara „szybka lub wolna” ocena.
Statek kosmiczny Transition Region i Coronal Explorer (TRACE) NASA został użyty do pomiaru prędkości fal dźwiękowych w chromosferze, a statek kosmiczny Advanced Composition Explorer (ACE) NASA został użyty do pomiaru prędkości wiatru słonecznego wiejącego przez Ziemię. Porównanie danych z dwóch statków kosmicznych dało połączenie.
„Przed tym odkryciem mogliśmy jedynie określić prędkość wiatru słonecznego z statku kosmicznego, który był mniej więcej w linii między Ziemią a Słońcem, jak ACE, WIATR i Obserwatorium Słońca i Heliosfery. Ta flota statków kosmicznych została umieszczona wzdłuż linii Ziemia-Słońce, ponieważ musimy wiedzieć o nadchodzącej porze pogody kosmicznej. Jednak w porównaniu z rozmiarem naszego układu słonecznego jest to bardzo wąski zakres; to jest jak przeglądanie słomy sodowej. Dzięki temu odkryciu możemy wykorzystać TRACE do tworzenia obrazów, które mogą przewidzieć prędkość wiatru słonecznego w połowie układu słonecznego ”- powiedział dr Joe Gurman, badacz energii słonecznej w NASA Goddard.
Oryginalne źródło: SWRI News Release
