Umelecké zobrazenie sondy Parker Solar Probe od NASA zhromažďujúce údaje o slnku.
(Obrázok: © Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory)
Slnko sa začína vzdať niektorých svojich prísne strážených tajomstiev.
Prvé vedecké výsledky pochádzajú z NASA Solárna sonda Parker (PSP), ktorý letel rýchlejšie a bližšie k slnku ako ktorýkoľvek iný ľudsky vyrobený objekt v histórii.
Počiatočné výnosy z PSP, ktoré sú zverejnené v štyroch novinách uverejnených dnes online (4. decembra) v časopise Nature, začínajú zdvíhať závoj na Zemi, ktorý zostal prekvapivo tajomný, napriek tomu, že navždy je najjasnejším svetlom na našej oblohe.
„Tieto štyri štúdie ukazujú, že tým, že sa spoločnosť PSP vydala do nepreskúmanej oblasti slnečnej sústavy, už urobila veľké objavy,“ napísal Daniel Verscharen, výskumný pracovník v Mullard Space Science Laboratory na University College London, sprievodné správy: Pohľady “v rovnakom čísle Prírody. Verscharen sa nezúčastnil na žiadnej z nových štúdií.
Bozkávanie slnka
Spoločnosť PSP sa začala v auguste 2018, pri misii 1,5 miliardy dolárov, ktorá má pomôcť vedcom lepšie porozumieť vnútornému pôsobeniu Slnka.
Vedci misií sa obzvlášť zaujímajú o vyriešenie dvoch dlhodobých hádaniek: ako sa prúd častíc, ktoré nepretržite tečú zo Slnka, známy ako slnečný vietor, zrýchľuje na svoje obrovské rýchlosti; a prečo je vonkajšia atmosféra slnka alebo koróna toľko horúce ako jeho povrch, (Corona teploty môžu dosiahnuť 2 milióny stupňov Fahrenheita alebo 1,1 milióna stupňov Celzia. Slnečný povrch je v porovnaní s teplotou 11 000 ° F alebo 6 000 ° C).
PPS rieši tieto otázky bezostyšne koróna Samotný. Približne každých päť mesiacov priblíži sonda prskavú atmosféru slnka a získa tak bezprecedentné pohľady zblízka na našu hviezdu.
Tieto najbližšie prístupy alebo perihelionové chodby doteraz vzali PSP do vzdialenosti 24 miliónov kilometrov (24 miliónov kilometrov) od slnečnej plochy. Pred touto misiou bola najbližšia sonda, ktorá sa kedy dostala na slnko, 26,55 milióna kilometrov (42,73 milióna km) - čin, ktorý v roku 1976 odštartovali plavidlo Helios 2, spoločné úsilie Spojených štátov a bývalého západného Nemecka.
Helios 2 tiež nastavil rekord pre najrýchlejšiu rýchlosť vzhľadom na slnko na 246 960 km / h. Túto značku zlomil orbiter Juno Jupiter agentúry NASA, ktorý dosiahol svoju rýchlosť 265 000 km / h pri jej príchode do plynového gigantu v júli 2016. PSP je teraz kráľom rýchlosti: Počas prvého perihelionového letu kozmickej lode, november. 6, 2018, silná gravitácia slnka zrýchlila PSP na a maximálna rýchlosť 213 243 mph (343,181 km / h).
Podmienky v koróne sú, samozrejme, extrémne, takže PSP je vybavené nejakým vysokovýkonným pancierom: uhlíkovým kompozitným štítom s hrúbkou 4,5 palca (11,4 centimetrov), ktorý chráni plavidlo a jeho štyri vedecké prístroje pred intenzívnym teplom a radiácie.
Týmito nástrojmi sú okrem iného experiment „Fields Experiment (Fields)“, ktorý meria okrem iného elektrické a magnetické polia a vlny; Integrované vedecké vyšetrovanie Slnka (ISoIS), ktoré charakterizuje elektróny, protóny a ťažké ióny, ktoré sú v slnečnej atmosfére a za ňou zrýchlené na vysoké rýchlosti; širokouhlý zobrazovač solárnej sondy (WISPR), súprava ďalekohľadov zobrazujúcich korónu a okolie; a vyšetrovanie Alph a protónov slnečných veterných elektrónov (SWEAP), ktoré študuje najhojnejšie zložky v slnečný vietor (elektróny, protóny a ióny hélia).
Štyri nové noviny informujú o tom, čo tieto nástroje pozorovali počas prvých dvoch prechodov perihelionom PSP, ku ktorým došlo v novembri 2018 a apríli 2019.
Sledovanie „pomalého“ slnečného vetra k jeho zdroju
Jedna zo štúdiínapríklad zistili, že spoločnosť Fields začína dostávať tovar na „pomalý“ slnečný vietor, ktorý je súčasťou prúdu, ktorý nikdy nepresahuje 1,8 milióna km / h. „Pomalý“ je tu relatívny pojem; „rýchly“ slnečný vietor sa rozprestiera približne dvakrát rýchlejšie.
Vedci už vedeli, že rýchly slnečný vietor pochádza z veľkých koronálnych „dier“ - škvŕn, kde je vonkajšia atmosféra podstatne chladnejšia a tenšia ako normálne - v blízkosti pólov slnka. A údaje z polí naznačujú, že pomalý vietor prichádza aj z koronálnych dier, ale z menších v blízkosti slnečného rovníka.
Polia tiež pozorovali prekvapujúce zvraty v solárnom magnetickom poli pretekajúcom okolo kozmickej lode: Pole niekedy prevrátilo svoju orientáciu o 180 stupňov a potom, v priebehu niekoľkých sekúnd alebo minút, prevrátilo späť.
„Tieto zmeny sú pravdepodobne spojené s určitými druhmi plazmových trysiek,“ uviedol vo vyhlásení vedúci štúdie a hlavný vyšetrovateľ Fields Stuart Bale, profesor fyziky na kalifornskej univerzite. „Mám pocit, že tieto prepínače alebo prúdy sú ústredným bodom problému so zahrievaním slnečného vetra.“
Údaje zo SWEAP, zatiaľ naznačujú, že takéto zvraty sú „pohyblivé ohyby v tvare S v poľných líniách vychádzajúcich zo slnka“, ako to uviedla Verscharen, a že prevrátenia zvyšujú rýchlosť slnečného vetra.
Zistenia z ISoIS pomôcť objasniť tento vznikajúci obraz. Údaje prístroja ukazujú, že dosiahnutie solárnych častíc trvá dlhšie, ako sa pôvodne očakávalo, pravdepodobne preto, že sa pohybujú pozdĺž prekvapujúco smerovaných polí v tvare písmena S.
ISoIS tiež zistil mnohonásobné praskliny častíc, ktoré nie sú dosť dramatické, aby si ich mohli všimnúť nástroje tu na Zemi.
„Je úžasné - dokonca aj pri minimálnych slnečných podmienkach produkuje slnko omnoho viac malých energetických udalostí, ako sme si kedy mysleli,“ uviedol David McComas z Princeton University, hlavný riešiteľ ISoIS a hlavný autor jednej z nových štúdií. (Slnečná aktivita vosky a slabne v 11-ročnom cykle a naša hviezda je v súčasnosti v relatívne neaktívnej fáze.)
„Tieto merania nám pomôžu odhaliť zdroje, zrýchlenie a transport slnečných energetických častíc a v budúcnosti lepšie chrániť satelity a astronautov,“ dodal McComas.
A WISPR dáva vedcom jasnejší obraz o slnku, koróne a zložitom roilingovom regióne, ktorý bezprostredne obklopuje našu hviezdu. Obrázky WISPR pomáhajú uviesť informácie zozbierané inými nástrojmi do správneho kontextu a tiež umožňujú nahliadnuť do ich vlastných práv.
Napríklad štvrtá nová štúdia správy, fotografie WISPR poskytujú určité dôkazy pre bezprašnú zónu v blízkosti Slnka, ktorá bola postulovaná, ale zatiaľ nebola priamo zistená. „Podrobné obrázky z PSP tiež ukazujú priestorové variácie slnečného vetra, ktoré sú konzistentné s variáciami magnetického poľa slnka na jeho povrchu, a odhaľujú malé kvapky plazmy, ktoré sú vytlačené zo slnka a sú súčasťou mladého slnečného vetra, „Verscharen napísal.
To najlepšie ešte len príde
Odpoveď na slnečný vietor je v súčasnosti čiastočná, a stále nie je jasné, ako presne sa koróna tak dramaticky zahrieva (aj keď nové výsledky poskytujú určité zaujímavé náznaky). Tím PSP má však dostatok času na vyplnenie medzier, pretože tieto novo zverejnené výsledky sú iba začiatkom. Kozmická loď je navrhnutá tak, aby pokračovala v štúdiu Slnka až do roku 2025, a jej perihelionové chodby sa budú vďaka priblíženiu dráh sochárstva venuša.
Napríklad posledná vedecká obežná dráha spoločnosti PSP ju vezme do vzdialenosti iba 3,83 milióna kilometrov (6,16 milióna km) od slnečnej plochy a vyznačuje sa najvyššou rýchlosťou približne 690 000 km / h.
A tieto budúce blízke prístupy sa stanú častejšími, pretože sa cesta PSP okolo Slnka zmenší. Obežná doba sondy je v súčasnosti asi 150 dní Zeme, ale do konca misie bude 88 dní.
Dĺžka tejto misie umožní tímu PSP študovať slnko v rôznych fázach jeho 11-ročného cyklu činnosti. Vesmírna loď, ktorá sa bozkáva na slnku, by preto mala zhromažďovať súbory zaujímavých údajov, ktoré výskumníkom bránia v práci na dlhý čas.
„Očakáva sa, že údaje o PSP povedú naše chápanie slnka a slnečného vetra po mnoho rokov,“ napísal Verscharen. „Nové modely a teórie budú motivované objavmi kozmickej lode a tieto vedomosti budú prenosné na ďalšie hviezdy a astrofyzikálne plazmy v celom vesmíre.“
- Ako vyzerá Zem, keď mierite na Slnko
- Solar Kvíz: Ako dobre viete naše Slnko?
- Spustite fotografie! Slnečné sondy Parker od spoločnosti NASA sa spustili, aby sa dotkli slnka
Tento príbeh bol aktualizovaný o 14:00. EST, aby obsahoval vyhlásenie Davida McComasa.
Kniha Mika Wallovej o hľadaní mimozemského života, “Tam vonku"(Grand Central Publishing, 2018; ilustrované Karl Tate), už je mimo. Nasledujte ho na Twitteri @michaeldwall, sledujte nás na Twitteri @Spacedotcom alebo Facebook.
