Изображение художника о солнечном зонде Parker НАСА, собирающем данные о солнце.
(Изображение: © Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса)
Солнце начинает отказываться от некоторых из своих самых тщательно охраняемых секретов.
Первые научные результаты получены от НАСА Паркер Солнечный Зонд (PSP), который летел быстрее и ближе к солнцу, чем любой другой созданный человеком объект в истории.
Первоначальные возвращения PSP, о которых сообщается в четырех статьях, опубликованных сегодня (4 декабря) в журнале Nature, начинают поднимать завесу на звезде Земли, которая остается удивительно загадочной, несмотря на то, что она всегда является самым ярким светом на нашем небе.
«Эти четыре статьи показывают, что, войдя в неизведанную область солнечной системы, PSP уже сделала великие открытия», - написал в сопроводительной статье «Новости и исследования» Дэниел Вершарен, исследователь из Лаборатории космических наук Малларда в Университетском колледже Лондона. Взгляды »фигурируют в том же номере Nature. Вершарен не участвовал ни в одном из новых исследований.
Целовать солнце
PSP запущен в августе 2018 годана миссию в 1,5 миллиарда долларов, чтобы помочь исследователям лучше понять внутреннюю работу солнца.
Исследователи миссий особенно заинтересованы в решении двух давних загадок: как поток частиц, непрерывно вытекающих из Солнца, известный как солнечный ветер, ускоряется до его огромных скоростей; и почему внешняя атмосфера Солнца или корона намного горячее, чем его поверхность, (Температура короны может превышать 2 миллиона градусов по Фаренгейту, или 1,1 миллиона градусов по Цельсию. Для сравнения, поверхность Солнца имеет умеренно умеренную температуру - 11 000 градусов по Фаренгейту или 6000 градусов по Цельсию).
PSP решает эти вопросы, нагло вмешиваясь корона сам. Раз в пять месяцев или около того зонд проходит через шипящую атмосферу солнца, беспрецедентно пристально глядя на нашу звезду.
Эти самые близкие подходы, или проходы перигелия, взяли PSP в пределах 15 миллионов миль (24 миллиона километров) от поверхности Солнца до настоящего времени. До этой миссии ближайший зонд, который когда-либо попадал на Солнце, составлял 26,55 млн. Миль (42,73 млн. Км) - подвиг, совершенный в 1976 году аппаратом Helios 2, совместными усилиями Соединенных Штатов и бывшей Западной Германии.
Helios 2 также установил рекорд по самой высокой скорости относительно солнца - 153 454 миль в час (246 960 км / ч). Эта отметка была преодолена орбитальным аппаратом НАСА «Юпона-Юпитер», который достиг 165 000 миль в час (265 000 км / ч) во время своего прибытия к газовому гиганту в июле 2016 года. Но PSP теперь король скорости: во время первого прохода перигелия космического корабля, в ноябре. 6, 2018, сила тяжести Солнца ускорила PSP до максимальная скорость 213 243 миль в час (343 181 км / ч).
Условия в короне, конечно же, экстремальные, поэтому PSP оснащена сверхпрочным доспехом: углеродно-композитным экраном толщиной 4,5 дюйма (11,4 см), который защищает корабль и его четыре научных прибора от сильной жары и излучение.
Этими инструментами являются Полевой Эксперимент (Fields), который среди прочего измеряет электрические и магнитные поля и волны; Комплексное научное исследование Солнца (ISoIS), которое характеризует электроны, протоны и тяжелые ионы, которые ускоряются до высоких скоростей в солнечной атмосфере и за ее пределами; Широкополосный тепловизор для солнечного зонда (WISPR), набор телескопов, отображающих корону и окрестности; и исследование Альфа и Протонов Электронов Солнечного Ветра (SWEAP), которое изучает наиболее распространенные составляющие в солнечный ветер (электроны, протоны и ионы гелия).
В четырех новых документах сообщается, что эти инструменты наблюдали во время первых двух проходов перигелия PSP, которые произошли в ноябре 2018 года и апреле 2019 года.
Прослеживая "медленный" солнечный ветер к его источнику
Одно из исследованийНапример, выяснилось, что Fields начинает получать товары от «медленного» солнечного ветра, составляющего поток, который никогда не превышает около 1,1 млн. миль в час (1,8 млн. км / ч). «Медленный» - относительный термин здесь; «быстрый» солнечный ветер движется со скоростью, в два раза превышающей эту скорость.
Ученые уже знали, что быстрый солнечный ветер возникает в больших корональных «дырах» - участках, где внешняя атмосфера значительно холоднее и тоньше, чем обычно, - вблизи полюсов Солнца. И данные из Поля предполагают, что медленный ветер также исходит из корональных дыр, но из более мелких, около солнечного экватора.
Поля также наблюдали удивительные изменения в солнечном магнитном поле, проходящем мимо космического корабля: поле иногда переворачивало свою ориентацию на 180 градусов, а затем, в течение секунд или минут, снова переворачивалось.
«Эти переключения, вероятно, связаны с неким видом плазменных струй», - говорится в заявлении ведущего исследователя и главного исследователя Fields Стюарта Бэйла, профессора физики в Калифорнийском университете в Беркли. «Я считаю, что эти переключатели или реактивные двигатели являются центральными в проблеме нагрева солнечного ветра».
Данные из SWEAPмежду тем, указывают, что такие развороты представляют собой «бегущие S-образные изгибы в линиях поля, идущих от солнца», как выразился Вершарен, и что перевороты повышают скорость солнечного ветра.
Выводы из ISoIS помочь конкретизировать эту возникающую картину. Данные инструмента показывают, что энергичным солнечным частицам требуется больше времени, чем предполагалось ранее, чтобы достичь PSP, возможно, потому что они путешествуют вдоль удивительно S-образных силовых линий.
ISoIS также обнаружил множественные всплески частиц, которые недостаточно драматичны, чтобы их могли заметить инструменты на Земле.
«Это удивительно - даже в условиях минимума солнечной активности солнце производит гораздо больше крошечных энергетических событий, чем мы когда-либо думали», - говорится в заявлении Дэвида Маккомаса из Принстонского университета, главного исследователя ISoIS и ведущего автора одного из новых исследований. (Солнечная активность нарастает и уменьшается в течение 11-летнего цикла, и наша звезда в настоящее время находится в относительно неактивной фазе.)
«Эти измерения помогут нам распутать источники, ускорение и перенос частиц солнечной энергии и, в конечном итоге, лучше защитить спутники и астронавтов в будущем», - добавил МакКомас.
И WISPR дает ученым более четкое представление о солнце, короне и сложной, волнующей области, непосредственно окружающей нашу звезду. Изображения WISPR помогают поместить информацию, собранную другими инструментами, в надлежащий контекст, а также дают представление о себе.
Например, четвертое новое исследование По сообщениям, фотографии WISPR предоставляют некоторые свидетельства наличия беспыльной зоны вблизи Солнца, которая была постулирована, но еще не обнаружена напрямую. «Подробные изображения с PSP также показывают пространственные изменения солнечного ветра, которые согласуются с изменениями магнитного поля Солнца на его поверхности, и обнаруживают небольшие капли плазмы, которые выбрасываются с Солнца и образуют часть молодого солнечного ветра, Вершарен написал.
Лучшее еще впереди
Ответ от солнечного ветра на данный момент является частичным, и до сих пор неясно, как именно так сильно нагревается корона (хотя новые результаты дают некоторые интригующие подсказки). Но у команды PSP есть достаточно времени, чтобы заполнить пробелы, потому что эти недавно опубликованные результаты - это только начало. Космический корабль предназначен для продолжения изучения Солнца до 2025 года, и его проходы по перигелию будут становиться все ближе и ближе благодаря формирующимся по траектории полетам Венера.
Например, последняя научная орбита PSP пройдет ее всего в 3,83 млн. Миль (6,16 млн. Км) от поверхности Солнца и будет развивать максимальную скорость около 430 000 миль в час (690 000 км / ч).
И эти будущие близкие приближения станут более частыми, потому что путь PSP вокруг Солнца сократится. Орбитальный период зонда в настоящее время составляет около 150 земных дней, но к концу миссии он составит 88 дней.
Продолжительность этой миссии позволит команде PSP изучать солнце на разных этапах своего 11-летнего цикла активности. Итак, космический корабль, целующий солнце, должен собирать массу интересных данных, которые еще долго будут занимать исследователей.
«Ожидается, что данные PSP будут определять наше понимание Солнца и солнечного ветра на протяжении многих лет», - пишет Вершарен. «Новые модели и теории будут мотивированы открытиями космического корабля, и эти знания будут передаваться другим звездам и астрофизической плазме во всей вселенной».
- Вот как выглядит Земля, когда вы направляетесь к Солнцу
- Солнечная викторина: насколько хорошо ты знаешь наше солнце?
- Запустите фотографии! Солнечный зонд Паркер НАСА взрывается, чтобы коснуться Солнца
Эта история была обновлена в 2 часа дня. EST, чтобы включать заявление от Дэвида МакКомаса.
Книга Майка Уолла о поисках инопланетной жизни "Там(Grand Central Publishing, 2018; иллюстрируется Карл Тейт), сейчас нет. Следуйте за ним в Твиттере @michaeldwall, Следуйте за нами на Twitter @Spacedotcom или facebook.
