Upodobitev umetnika Nasine solarne sonde Parker, ki zbira podatke o soncu.
(Slika: © Laboratorij za uporabno fiziko univerze Johns Hopkins)
Sonce se začenja odpovedati nekaterim svojim najbolj varovanim skrivnostim.
Prvi znanstveni rezultati so pri nas Parkerjeva solarna sonda (PSP), ki je letel hitreje in bližje soncu kot kateri koli drug človeški predmet v zgodovini.
Začetni poročila PSP, o katerih smo poročali v štirih prispevkih, objavljenih danes na spletu (4. decembra) v reviji Nature, začnejo dvigati tančico na Zemljini zvezdi, ki je ostala presenetljivo skrivnostna kljub temu, da je bila večno najsvetlejša luč na našem nebu.
"Ti štirje dokumenti kažejo, da je PSP s tem, ko je odšel v neraziskano območje osončja, že naredil velika odkritja," je v priloženi reviji "News and and" zapisal Daniel Verscharen, raziskovalec Mullard Space Science Laboratory na University College London. Pogledi "del v isti številki Nature. Verscharen ni bil vključen v nobeno od novih raziskav.
Poljubljanje sonca
The PSP se je začel avgusta 2018, na misiji v višini 1,5 milijarde ameriških dolarjev, ki bi raziskovalcem pomagala bolje razumeti notranje delovanje sonca.
Znanstveniki misije so še posebej zainteresirani za reševanje dveh dolgoletnih ugank: kako se tok delcev, ki neprestano priteka od sonca, znan kot sončni veter, pospešuje do svojih ogromnih hitrosti; in zakaj sončna zunanja atmosfera ali korona toliko bolj vroča od njene površine. (Temperature Corone lahko presežejo 2 milijona stopinj Farenhejta ali 1,1 milijona stopinj Celzija. Sončna površina je za primerjavo naravnost zmerna, pri 11.000 F ali 6000 C).
PSP se teh vprašanj loteva tako, da se pogumno vtika korona sama. Enkrat na vsakih pet mesecev sonda zumira skozi vrtoglavo sončno ozračje in tako nepregledno gleda na našo zvezdo.
Ti najbližji pristopi ali prehodi perihelijev so do danes zavzeli PSP znotraj 15 milijonov milj (24 milijonov kilometrov) od sončne površine. Pred to misijo je bila najbližja sonda, ki je bila kdajkoli postavljena na sonce, 42,53 milijona milj (42,73 milijona km) - podvig, ki ga je leta 1976 potegnilo plovilo Helios 2, skupno prizadevanje ZDA in nekdanje Zahodne Nemčije.
Helios 2 je postavil tudi rekord za najhitrejšo hitrost glede na sonce, in sicer s 153.454 km (246.960 km / h). To oznako je prebil NASA-jev orbiter Juno Jupiter, ki je med prihodom na plinskega velikana julija 2016. dosegel 165.000 mph (265.000 km / h). Toda PSP je zdaj kralj hitrosti: Med prvim perihelijskim prehodom vesoljskega plovila, novembra. 6, 2018, je sončna močna gravitacija PSP pospešila do a najvišja hitrost 213.243 mph (343.181 km / h).
Pogoji v koroni so seveda ekstremni, zato je PSP opremljen z nekaj težkim oklepom: 4,5-palčnim debelim (11,4 centimetrskim) karbonsko kompozitnim ščitom, ki plovilo in njegove štiri znanstvene instrumente ščiti pred močno vročino in sevanje.
Ti instrumenti so eksperiment polja (polja), ki med drugim meri električna in magnetna polja in valove; integrirano znanstveno raziskovanje sonca (ISoIS), ki označuje elektrone, protone in težke ione, ki se pospešujejo do velikih hitrosti v sončni atmosferi in zunaj nje; široko polje za slikanje sončne sonde (WISPR), niz teleskopov, ki slikajo korono in okolico; in preiskava solarnih vetrnih elektronov alfa in protonov (SWEAP), ki preučuje najpogostejše sestavine v sončni veter (elektroni, protoni in helijevi ioni).
Štirje novi dokumenti poročajo, kaj so ti instrumenti opazili med prvima dvema perihelijskima prehodoma PSP, ki sta se zgodila novembra 2018 in aprila 2019.
Sledenje "počasnega" sončnega vetra do njegovega vira
Ena od raziskavso na primer ugotovili, da Fields začne dobavljati blago na "počasnem" sončnem vetru, sestavnem delu toka, ki nikoli ne presega okoli 1,1 milijona km (1,8 milijona km / h). "Počasi" je tu relativni izraz; "hitri" sončni veter se skoti s približno dvakrat večjo hitrostjo.
Znanstveniki so že vedeli, da hiter sončni veter izvira iz velikih koronskih "lukenj" - obližev, kjer je zunanja atmosfera občutno hladnejša in tanjša od običajne - v bližini sončnih polov. Podatki iz Polj kažejo, da počasi veter prihaja tudi iz koronalnih lukenj, pa tudi iz manjših v bližini sončnega ekvatorja.
Polja so opazila tudi presenetljive preobrate v sončnem magnetnem polju, ki teče mimo vesoljskega plovila: Polje je včasih obrnilo svojo usmeritev za 180 stopinj in nato v nekaj sekundah ali minutah spet odvrnilo.
"Ti preklopi so verjetno povezani z nekaterimi plazemskimi curki," je v izjavi povedal vodja študije in glavni preiskovalec Fields-a Stuart Bale, profesor fizike na kalifornijski univerzi Berkeley. "Po mojem občutku je, da so te stikalne zapore ali curki osrednjega pomena za problem ogrevanja sončnega vetra."
Podatki iz SWEAP-amedtem nakazujejo, da so takšni preobrati "potujoči ovinki v obliki črke S v poljih, ki prihajajo od sonca", kot je dejal Verscharen, in da zavihe povečujejo hitrost sončnega vetra.
Ugotovitve ISoIS pomagajte mesu iz te nastajajoče slike. Podatki inštrumenta kažejo, da so energijski sončni delci potrebni dlje, kot je bilo prej pričakovano, da dosežejo PSP, morda zato, ker potujejo po presenetljivo poljskih linijah v obliki črke S.
ISoIS je odkril tudi več eksplozij delcev, ki niso dovolj dramatični, da bi jih opazili instrumenti tukaj na Zemlji.
"Neverjetno - tudi pri minimalnih sončnih pogojih sonce proizvaja veliko bolj drobnih dogodkov z energijskimi delci, kot smo kdajkoli pomislili," je v izjavi zapisal David McComas z univerze Princeton, glavni raziskovalec ISoIS in glavni avtor ene od novih raziskav. (Sončna aktivnost v 11-letnem ciklu narašča in pada, naša zvezda pa je trenutno v razmeroma neaktivni fazi.)
"Te meritve nam bodo pomagale razvozlati vire, pospeške in transport sončnih energijskih delcev ter na koncu bolje zaščititi satelite in astronavte v prihodnosti," je dodal McComas.
In WISPR daje znanstvenikom jasnejšo sliko sonca, korone in zapletenega, tekočega območja, ki neposredno obdaja našo zvezdo. Podatki WISPR-a pomagajo pri prilagajanju informacij, zbranih z drugimi instrumenti, v ustrezen kontekst in tudi sami dobijo vpogled.
Na primer četrta nova študija Poročila, fotografije WISPR predstavljajo nekaj dokazov za območje brez prahu v bližini sonca, ki je bilo postavljeno, vendar še ni bilo neposredno odkrito. "Podrobne slike iz PSP kažejo tudi prostorske razlike sončnega vetra, ki so skladne z različicami sončnega magnetnega polja na njegovi površini, in razkrivajo majhne drobtine plazme, ki se izločajo od sonca in so del mladega sončnega vetra, "Je pisal Verscharen.
Najboljše še prihaja
Odgovor na sončni veter je trenutno delni, še vedno ni jasno, kako natančno se korona tako dramatično segreva (čeprav novi rezultati ponujajo nekaj intrigantnih namigov). Toda ekipa PSP ima dovolj časa, da zapolni praznine, saj so ti na novo objavljeni rezultati šele začetek. Vesoljsko plovilo je zasnovano za nadaljevanje preučevanja sonca do leta 2025, njegovi perihelijski prehodi pa se bodo vedno bolj in bolj približali zahvaljujoč se muharskim letalom Venera.
Končna znanstvena orbita PSP-ja bo na primer poletela v le 3,83 milijona milj (6,16 milijona km) sončne površine in imela največjo hitrost približno 430.000 km / 690.000 km / h.
In ti prihodnji tesni pristopi bodo postali pogostejši, ker se bo pot PSP okoli sonca skrčila. Orbitalno obdobje sonde je približno 150 zemeljskih dni, vendar bo do konca misije 88 dni.
Dolžina te misije bo ekipi PSP omogočila preučevanje sonca v različnih fazah njegovega 11-letnega cikla dejavnosti. Torej bi moralo vesoljsko plovilo, ki se poljublja sonce, zbrati kopice zanimivih podatkov, ki raziskovalce še dolgo zaposlijo.
"Pričakuje se, da bodo podatki PSP vodili naše razumevanje sonca in sončnega vetra več let," je zapisal Verscharen. "Novi modeli in teorije bodo motivirani z odkritji vesoljskih plovil. To znanje bo prenosljivo na druge zvezde in astrofizične plazme po vsem vesolju."
- Tukaj je, kako izgleda Zemlja, ko se odpravljate proti soncu
- Sončni kviz: Kako dobro poznate naše sonce?
- Zaženi fotografije! Nasina sončna sonda Parker izstreli, da bi se dotaknila sonca
Ta zgodba je bila posodobljena ob 14:00. EST vključuje izjavo Davida McComasa.
Knjiga Mikea Wall-a o iskanju nezemeljskega življenja, "Tam zunaj"(Grand Central Publishing, 2018; ilustriral Karl Tate), je zdaj zunaj. Spremljajte ga na Twitterju @michaeldwall. Spremljajte nas na Twitterju @Spacedotcom ali Facebook.
