Изображение на художник от соларната сонда на Паркър на НАСА, събираща данни за слънцето.
(Изображение: © Лаборатория по приложна физика на университета Джонс Хопкинс)
Слънцето започва да се отказва от някои от най-строго пазените си тайни.
Първите резултати от науката са от тези на НАСА Соларна сонда Parker (PSP), който е летял по-бързо и по-близо до слънцето, отколкото всеки друг създаден от човека обект в историята.
Първоначалните резултати от PSP, които са докладвани в четири доклади, публикувани онлайн днес (4 декември) в списанието Nature, започват да повдигат завесата на земната звезда, която остана изненадващо тайнствена, въпреки че завинаги е най-ярката светлина в нашето небе.
„Тези четири документа показват, че, навлизайки в неизследван регион на Слънчевата система, PSP вече е направил страхотни открития“, пише в съпътстващ „Новини и Даниел Версчарен, изследовател от Mullard Space Science Laboratory в University College London. Прегледи “парче в същия брой на Nature. Вершарен не е участвал в нито едно от новите проучвания.
Целувка на слънцето
Най- PSP стартира през август 2018 г., на мисия от 1,5 милиарда долара, за да помогне на изследователите да разберат по-добре вътрешната работа на слънцето.
Учените от мисията са особено заинтересовани от решаването на две дългогодишни пъзели: как потокът от частици, изтичащ непрекъснато от слънцето, известен като слънчевия вятър, се ускорява до огромните си скорости; и защо е външната атмосфера на слънцето или корона толкова по-гореща от повърхността му, (Температурата на Корона може да надхвърли 2 милиона градуса по Фаренхайт или 1,1 милиона градуса по Целзий. Слънчевата повърхност е сравнително умерена, за сравнение - 11 000 F или 6 000 С.)
PSP се справя с тези въпроси, като нагло се бачка корона себе си. Веднъж на всеки пет месеца сондата променя мащаба на атмосферата на слънцето, получавайки безпрецедентен поглед отблизо към нашата звезда.
Тези най-близки подходи или перихелионови пасажи са изминали PSP в рамките на 15 милиона мили (24 милиона километра) от слънчевата повърхност до момента. Преди тази мисия най-близката сонда, която някога е излязла на слънцето, е била 26,55 милиона мили (42,73 милиона км) - подвиг, изтеглен през 1976 г. от кораба Helios 2, съвместни усилия на САЩ и бившата Западна Германия.
Helios 2 също постави рекорда за най-бърза скорост спрямо слънцето, със 153 454 мили / ч (246 960 км / ч). Тази маркировка бе разбита от орбитата на НАСА Juno Jupiter, която достигна 165 000 mph (265 000 km / h) по време на пристигането си в газовия гигант през юли 2016 г. Но PSP вече е крал на скоростта: По време на първия пропуск на космическия кораб, на ноември. 6, 2018, мощната гравитация на слънцето ускори PSP до a максимална скорост от 213 243 мили / ч (343,181 км / ч).
Условията в короната са, разбира се, екстремни, така че PSP е оборудван с броня с тежко натоварване: 4,5-инчов (11,4 сантиметра) въглерод-композитен щит, който защитава плавателния съд и четирите му научни инструмента от интензивна топлина и радиация.
Тези инструменти са полевият експеримент (Fields), който измерва между другото електрически и магнитни полета и вълни; интегрираното научно изследване на Слънцето (ISoIS), характеризиращо електроните, протоните и тежките йони, които се ускоряват до високи скорости в атмосферата на Слънцето и извън него; широкоъгълният датчик за слънчева сонда (WISPR), набор от телескопи, изобразяващи короната и околностите; и изследването на алфа и протони за слънчевия вятър на слънчевите електрони (SWEAP), което изучава най-разпространените компоненти в слънчевият вятър (електрони, протони и хелиеви йони).
Четирите нови документа съобщават какво наблюдават тези инструменти по време на първите два перипелионни прохода на PSP, които се случиха през ноември 2018 г. и април 2019 г.
Проследяване на "бавния" слънчев вятър до неговия източник
Едно от изследванията, например, установихме, че Фийлдс започва да получава стоките на "бавния" слънчев вятър, компонент на потока, който никога не надвишава около 1,1 милиона мили / ч. (1,8 милиона км / час). "Бавно" е относително понятие тук; "бързият" слънчев вятър се движи с около два пъти по-голяма скорост.
Учените вече знаеха, че бързият слънчев вятър произхожда от големи коронови „дупки“ - петна, където външната атмосфера е значително по-хладна и по-тънка от нормалната - в близост до слънчевите полюси. А данните от Полета показват, че бавният вятър идва и от коронални дупки, но и от по-малки в близост до слънчевия екватор.
Полетата също наблюдават изненадващи обрати в слънчевото магнитно поле, преминаващо покрай космическия кораб: Полето понякога преобръща ориентацията си на 180 градуса и след това в рамките на секунди или минути отново се връща назад.
„Тези прекъсвания вероятно са свързани с някакъв вид плазмени струи“, казва в изявление водещият автор на проучването и главният изследовател на Филдс Стюарт Бейл, професор по физика в Калифорнийския университет в Бъркли. "Моето собствено усещане е, че тези превключватели, или струи, са централни за проблема със слънчевия вятър."
Данни от SWEAPмеждувременно показват, че такива обръщания са "пътуващи S-образни завои в полевите линии, идващи от слънцето", както го каза Вершарен, и че пръстите увеличават скоростта на слънчевия вятър.
Констатации от ISoIS Помогнете на плътта да излезе тази нова картина. Данните на инструмента показват, че на енергийните слънчеви частици са необходими повече време, отколкото се очакваше да достигнат PSP, може би защото пътуват по изненадващо S-образни полеви линии.
ISoIS също откри множество изблици на частици, които не са достатъчно драматични, за да бъдат забелязани от инструментите тук на Земята.
"Удивително е - дори при минимални слънчеви условия, слънцето произвежда много по-малки енергийни събития на частици, отколкото някога сме мислили", казва в изявление Дейвид Маккомас от университета в Принстън, главен изследовател на ISoIS и водещ автор на едно от новите проучвания. (Слънчевата активност намалява и намалява на 11-годишен цикъл, а нашата звезда в момента е в сравнително неактивна фаза.)
"Тези измервания ще ни помогнат да разгадаем източниците, ускорението и транспортирането на слънчеви енергийни частици и в крайна сметка по-добре да защитим сателитите и астронавтите в бъдеще", добави Маккомас.
И WISPR дава на учените по-ясна картина на слънцето, короната и сложния, подвижен регион, непосредствено заобикалящ нашата звезда. Изображенията на WISPR помагат за събирането на информацията, събрана от другите инструменти, в подходящ контекст, а също така дават собствена представа.
Например, the четвърто ново изследване доклади, WISPR снимки предоставят някои доказателства за зона без прах в близост до слънцето, която е постулирана, но все още не е директно открита. „Подробните изображения от PSP също показват пространствени вариации на слънчевия вятър, които са в съответствие с измененията на магнитното поле на слънцето на повърхността му и разкриват малки петна от плазма, които се изхвърлят от слънцето и образуват част от младия слънчев вятър, „Пише Вершарен.
Най-доброто предстои
Отговорът на слънчевия вятър е частичен в момента и все още не е ясно как точно корона се нагрява толкова драматично (макар новите резултати дават някои интригуващи улики). Но екипът на PSP има достатъчно време да попълни празните места, тъй като тези ново публикувани резултати са само началото. Космическият кораб е проектиран да продължи изучаването на слънцето до 2025 г., а неговите перихелионни пасажи ще продължават да се приближават и по-близо, благодарение на траекториите на скулптуриране на Венера.
Окончателната научна орбита на PSP, например, ще я изведе в рамките на само 3,83 милиона мили (6,16 милиона км) от слънчевата повърхност и ще има максимална скорост от около 430 000 мили / мили (690 000 км / ч).
И тези бъдещи близки подходи ще станат по-чести, защото пътят на PSP около слънцето ще се свие. Орбиталният период на сондата в момента е около 150 земни дни, но до края на мисията ще бъде 88 дни.
Продължителността на тази мисия ще позволи на екипа на PSP да изучава слънцето на различни етапи от своя 11-годишен цикъл на дейност. И така, космическият кораб, който целува слънцето, трябва да събере редици от интересни данни, които задържат изследователите за дълго време.
"Очаква се, че данните от PSP ще ръководят нашето разбиране за слънцето и слънчевия вятър в продължение на много години", пише Вершарен. "Новите модели и теории ще бъдат мотивирани от откритията на космическия кораб и това знание ще бъде прехвърлено на други звезди и астрофизични плазми в цялата Вселена."
- Ето как изглежда Земята, когато се отправяте към Слънцето
- Соларна викторина: колко добре познавате нашето слънце?
- Стартирайте снимки! Соларната сонда на Паркър на НАСА избухва, за да докосне слънцето
Тази история беше актуализирана в 14:00. EST да включва изявление от Дейвид Маккомас.
Книгата на Майк Уол за търсенето на извънземен живот, "Навън"(Grand Central Publishing, 2018; илюстрирано от Карл Тейт), вече е аут. Следвайте го в Twitter @michaeldwall, Следвайте ни в Twitter @Spacedotcom или Facebook.
