Зображення художника з сонячного зонда Паркер NASA, який збирає дані про сонце.
(Зображення: © Лабораторія прикладної фізики університету Джона Хопкінса)
Сонце починає відмовлятися від деяких своїх найбільш ретельно захищених таємниць.
Перші наукові результати отримані в NASA Сонячний зонд Паркера (PSP), який летів швидше та ближче до сонця, ніж будь-який інший створений людиною об’єкт в історії.
Початкові повернення PSP, про які повідомляється у чотирьох публікаціях, опублікованих сьогодні в Інтернеті (4 грудня) у журналі Nature, починають піднімати завісу на зірці Землі, яка залишилася напрочуд загадковою, незважаючи на те, що назавжди було найяскравішим світлом на нашому небі.
"Ці чотири статті показують, що, потрапивши в невивчений регіон Сонячної системи, PSP вже зробила великі відкриття", - написав у супровідних "Новинах і дослідника Даніель Вершарен, науковий співробітник лабораторії космічної науки Маллард в Університетському коледжі Лондона". Погляди "твір у тому ж номері Nature. Вершарен не брав участі ні в одному з нових досліджень.
Цілує сонце
The PSP запустили у серпні 2018 року, на місії 1,5 мільярда доларів, щоб допомогти дослідникам краще зрозуміти внутрішню роботу Сонця.
Вчені місії особливо зацікавлені у вирішенні двох давніх головоломок: як потік частинок, що постійно тече від сонця, відомий як сонячний вітер, прискорюється до своїх величезних швидкостей; і чому зовнішня атмосфера сонця, або корона, є настільки гарячіша за її поверхню. (Температура Корони може перевищувати 2 мільйони градусів за Фаренгейтом, або 1,1 мільйона градусів Цельсія. Сонячна поверхня порівняно поміркована - 11 000 F, або 6000 C).
PSP вирішує ці питання, зухвало вторгнувшись у них корона себе. Раз на п’ять місяців або близько того, зонд проглядає крізь запаморочливу атмосферу сонця, отримуючи небачений ближчий погляд на нашу зірку.
Цими найближчими підходами або перихеліоновими проходами на сьогоднішній день було взято ПСП в межах 24 мільйонів миль (24 мільйони кілометрів) від поверхні Сонячної поверхні. Перед цією місією найближчий зонд, який коли-небудь потрапляв до сонця, пройшов 26,55 мільйона миль (42,73 мільйона км) - подвиг, знятий у 1976 р. Судном Helios 2, спільними зусиллями США та колишньої Західної Німеччини.
Helios 2 також встановив рекорд за найшвидшою швидкістю відносно сонця, при 153454 миль / год (246 960 км / год). Цей знак був порушений орбітою НАСО Юнона Юпітера, яка досягла 165 000 миль / год (265 000 км / год) під час свого прибуття до газового гіганта в липні 2016 року. Але PSP тепер є королем швидкості: Під час першого проходу космічного корабля, що пройшов перше, на листопад. 6, 2018, потужна гравітація Сонця прискорила PSP до a максимальна швидкість 213 243 миль / год (343,181 км / год).
Звичайно, умови в короні надзвичайно екстремальні, тому PSP оснащений броньовою важкою зброєю: вуглецево-композитним щитом товщиною 4,5 дюйма (11,4 сантиметра), який захищає судно та чотири його наукові інструменти від сильної спеки та випромінювання.
Ці інструменти - експеримент "Поля" (Fields), який, серед іншого, вимірює електричні та магнітні поля та хвилі; Комплексне наукове дослідження Сонця (ISoIS), яке характеризує електрони, протони та важкі іони, що прискорюються до високих швидкостей в атмосфері Сонця та за його межами; широкоформатний візуалізатор для сонячного зонда (WISPR), набір телескопів, що зображають корону та околиці; і дослідження альфа-протонів сонячного вітру (SWEAP), яке вивчає найпоширеніші складові в сонячний вітер (електрони, протони та іони гелію).
У чотирьох нових документах йдеться про те, що ці інструменти спостерігали під час перших двох перепусків перигелію PSP, які відбулися у листопаді 2018 та квітні 2019 року.
Простеження "повільного" сонячного вітру до його джерела
Одне з дослідженьНаприклад, виявлено, що Філдс починає діставати товари на "повільному" сонячному вітрі, складовій потоку, який ніколи не перевищує близько 1,1 млн. миль / год (1,8 млн км / год). "Повільний" - тут відносний термін; "швидкий" сонячний вітер блискає приблизно зі вдвічі більшою швидкістю.
Вчені вже знали, що швидкий сонячний вітер бере свій початок у великих коронних «дірках» - плямах, де зовнішня атмосфера значно прохолодніша і тонша, ніж звичайна - біля полюсів Сонця. А дані з Поля показують, що повільний вітер надходить і з корональних дір, але і з менших біля сонячного екватора.
Поля також спостерігали дивовижні зміни в сонячному магнітному полі, що протікає повз космічний корабель: поле іноді перевертало орієнтацію на 180 градусів, а потім протягом декількох секунд або хвилин знову відверталося назад.
"Ці відключення, ймовірно, пов'язані з якимось плазмовим струменем", - йдеться в повідомленні ведучого автора дослідження та головного слідчого Філдса Стюарта Бейла, професора фізики Каліфорнійського університету Берклі. "Моє власне відчуття полягає в тому, що ці вимикачі, або струмені, є центральними у проблемі нагріву сонячного вітру".
Дані SWEAPтим часом вказують, що такі розвороти - це "мандрівки S-подібних вигинів у польових лініях, що йдуть від сонця", як висловився Вершарен, і що обертання збільшують швидкість сонячного вітру.
Висновки ISoIS допоможіть тілу вивести цю картину. Дані приладу показують, що енергетичні частинки сонячної енергії потребують більше часу, ніж раніше очікувалося, щоб досягти PSP, можливо, тому, що вони рухаються по дивно S-образним лініям поля.
ISoIS також виявила кілька вибухів частинок, які недостатньо драматичні, щоб їх помітити інструменти тут, на Землі.
"Це дивовижно - навіть при мінімальних сонячних умовах сонце виробляє набагато більше крихітних подій енергетичних частинок, ніж ми коли-небудь думали", - йдеться у повідомленні Девіда Маккома з Університету Прінстона, головного дослідника ISOIS та головного автора одного з нових досліджень. (Сонячна активність падає та зменшується протягом 11-річного циклу, і наша зірка зараз знаходиться у відносно неактивній фазі.)
"Ці вимірювання допоможуть нам розгадати джерела, прискорення та транспорт сонячних енергетичних частинок і в кінцевому підсумку краще захистити супутники та космонавти в майбутньому", - додав Маккомас.
І WISPR дає вченим чіткішу картину сонця, корони та складного, звивистого регіону, що безпосередньо оточує нашу зірку. Образи WISPR допомагають привести інформацію, зібрану іншими інструментами, у відповідний контекст, а також дають зрозуміти самостійно.
Наприклад, четверте нове дослідження Звіти, фотографії WISPR надають певні свідчення щодо безпилової зони біля Сонця, яка була постульована, але ще не виявлена безпосередньо. "Детальні зображення з PSP також показують просторові зміни сонячного вітру, які відповідають варіаціям магнітного поля Сонця на його поверхні, і виявляють невеликі плями плазми, які викидаються з сонця і утворюють частину молодого сонячного вітру, "Вершарен писав.
Найкраще ще попереду
Відповідь на сонячний вітер на даний момент є частковою, і досі незрозуміло, як саме нагрівається корона настільки різко (хоча нові результати дають певну інтригуючу підказку). Але у команди PSP є достатньо часу для заповнення пробілів, адже ці опубліковані результати - лише початок. Космічний корабель розроблений для продовження вивчення сонця до 2025 року, а його перихеліонові проходи будуть тривати все ближче та ближче, завдяки траєкторіям скульптури Венера.
Наприклад, фінальна наукова орбіта PSP займе її в межах 3,13 мільйона миль (6,16 млн км) від сонячної поверхні та матиме максимальну швидкість близько 430 000 миль / год (690 000 км / год).
І ці майбутні близькі підходи будуть частішати, оскільки шлях ПСП навколо сонця скоротиться. Орбітальний період зонда наразі складає близько 150 земних днів, але до кінця місії буде 88 днів.
Тривалість цієї місії дозволить команді PSP вивчати сонце на різних етапах його 11-річного циклу активності. Отже, космічний корабель, що цілується на сонці, повинен зібрати безліч цікавих даних, які довго заважають дослідників.
"Очікується, що дані PSP будуть керувати нашим розумінням сонця та сонячного вітру протягом багатьох років", - написав Вершарен. "Нові моделі та теорії будуть мотивовані відкриттями космічного корабля, і ці знання будуть передані іншим зіркам і астрофізичним плазмам у всьому Всесвіті".
- Ось як виглядає Земля, коли ви прямуєте до Сонця
- Сонячна вікторина: наскільки добре ви знаєте наше Сонце?
- Запустіть фотографії! Сонячний зонд "Паркер" NASA вибухає, щоб торкнутися Сонця
Ця історія була оновлена о 14:00. EST для включення заяви Девіда Маккомаса.
Книга Майка Уолла про пошук чужорідного життя "Там"(Grand Central Publishing, 2018; проілюстровано за Карл Тейт), зараз немає. Слідкуйте за ним у Twitter @michaeldwall. Слідкуйте за нами у Twitter @Spacedotcom або Facebook.
