Космический аппарат Parker расскажет, почему атмосфера Солнца такая горячая
AstroNews.ru - 06 Декабря 2019 16:06:13
Если вы попросите ребенка нарисовать Солнце, то скорее всего вы получите ярко-желтый круг на листе бумаги. Это на самом деле довольно точно, учитывая, что солнце представляет собой шар из горячего газа и что его поверхность (называемая фотосферой) в основном светится ярким желтым светом. Желтый цвет определяется температурой фотосферы, которая составляет около 5500°C.
На самом деле, Солнце иногда очень похоже на детский рисунок. Во время солнечного затмения внешняя атмосфера Солнца, называемая солнечной короной, может фактически рассматриваться как яркий круг, при котором Луна блокирует остальной солнечный свет. Как и Солнце, внизу корона состоит из плазмы - газа заряженных частиц. Около 80 лет назад ученые обнаружили, что температура солнечной короны на самом деле намного выше, чем у поверхности, на несколько миллионов градусов по Цельсию. С тех пор это открытие озадачило область солнечной физики.
Высокие температуры короны заставляют ее расширяться в пространство в виде непрерывного истечения плазмы, называемого солнечным ветром. Но как Солнце ускоряет этот ветер - еще одна гигантская загадка. К счастью, Солнечный зонд НАСА Parker Solar Probe недавно близко познакомился с Солнцем и начал отвечать на эти и многие другие вопросы - первые результаты были опубликованы в серии статей в «Nature».
Первым делом Parker Solar Probe хочет раскрыть тайны Солнца, относящиеся к 1950-м годам. Но в те года не представлялось возможным исследование Солнца, поскольку технологии были не настолько хорошо развиты, как сейчас.
В 2018 году НАСА, наконец, запустило солнечный зонд Parker, чтобы осуществить эту раннюю мечту. Его орбита будет приближать космический корабль к Солнцу в ближайшие годы. При ближайшем рассмотрении Солнца в 2024 году он будет чуть более чем в шести миллионах километров от Солнца. Хотя это число все еще выглядит достаточно большим, аппарат намного ближе к Солнцу, чем любой другой космический корабль когда-либо раньше. Для сравнения, Земля вращается вокруг Солнца на расстоянии 150 миллионов километров.
Приборы на космическом корабле измеряют плазму солнечного ветра и электромагнитные поля вокруг космического корабля. Космический аппарат также измеряет энергетические частицы, которые представляют собой ионы (атомы, которые потеряли электроны) или электроны, которые движутся намного быстрее, чем солнечный ветер. У зонда даже есть инструмент визуализации на борту, который делает фотографии короны.
Первые измерения Parker Solar Probe показывают, что колебания скорости ветра и магнитного поля намного больше, чем наблюдаемые у Земли. Например, датчики магнитного поля обнаружили большие перевороты в направлении магнитного поля.
Мы понятия не имеем, что на самом деле представляют собой эти «перевороты». Но измерения показывают, что они совпадают с увеличением скорости солнечного ветра, утекающего от Солнца. Это происходит через короткие и сильные «струи» - увеличение скорости потока солнечного ветра продолжительностью всего в несколько минут.
Точная природа магнитных переключателей и струй, безусловно, является загадкой, которую мы должны решить в будущем. Они настолько интенсивны, что могут быть главным фактором ускорения солнечного ветра.
Инструменты на зонде также обнаружили большое количество колебаний поменьше в электромагнитных полях. Как и обратные переключения, мы знали об их существовании из предыдущих измерений, но их интенсивность вблизи Солнца действительно удивительна. Это говорит о том, что они действительно могут играть важную роль в нагреве солнечной короны, а также в ускорении солнечного ветра.
Еще одна интересная находка появилась после возникновения солнечной вспышки - яркого извержения ультрафиолетового излучения в короне. Детекторы зонда измеряли частицы, ускоренные в активной области короны. Время прибытия этих частиц показало, что они продвинулись на большее расстояние от Солнца, чем ожидалось. Поскольку энергетические частицы следуют по линиям магнитного поля от солнца, это более длительное время путешествия предполагает, что магнитное поле имеет большую структуру между Солнцем и зондом, чем считалось ранее.
Прибор визуализации также увидел признаки выброса корональной массы вблизи Солнца. Это крупные извержения материала, которые происходят в солнечной короне. Изучение этих извержений довольно важно для нашего общества. Если большой выброс корональной массы попадает на Землю, это может привести к большим перебоям, таким как перебои в подаче электроэнергии, потеря сигналов GPS, прерывание радиосвязи и нанесение вреда путешественникам и космонавтам.
Даже после первых результатов исследования многие вопросы остаются открытыми. Однако приближение к Солнцу уже показало, что оно того стоит. В ближайшие годы космический корабль станет еще ближе - и мы уверены, что его современные приборы позволят сделать множество новых научных открытий.
Те из нас, кто работает в этой области, очень взволнованы перспективой того, что эти измерения скоро помогут нам раскрыть самые большие тайны Солнца - почему солнечная корона так горяча и как солнечный ветер ускоряется.