Umělecké zobrazení Parkerovy sluneční sondy NASA shromažďující data o slunci.
(Obrázek: © Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory)
Slunce se začíná vzdát některých svých přísně střežených tajemství.
První výsledky vědy jsou z NASA Sluneční sonda Parker (PSP), který letěl rychleji a blíže ke slunci než kterýkoli jiný objekt vytvořený člověkem v historii.
Počáteční návraty PSP, které jsou hlášeny ve čtyřech novinách zveřejněných online dnes (4. prosince) v časopise Nature, začínají zvedat závoj na planetě Zemi, která zůstala překvapivě tajemná, přestože navždy je nejjasnějším světlem na naší obloze.
„Tyto čtyři studie ukazují, že tím, že se společnost PSP vydala do neprozkoumaného regionu sluneční soustavy, již objevila velké objevy,“ napsal Daniel Verscharen, výzkumný pracovník v laboratoři Mullard Space Science Laboratory na University College London, doprovázející „Zprávy a Pohledy “ve stejném vydání přírody. Verscharen se nezúčastnil žádné nové studie.
Líbání slunce
PSP zahájena v srpnu 2018, na misi ve výši 1,5 miliardy dolarů, která má pomoci vědcům lépe porozumět vnitřnímu působení Slunce.
Vědci misí se obzvláště zajímají o řešení dvou dlouhotrvajících hádanek: jak se proud částic, které nepřetržitě teče ze slunce, známý jako sluneční vítr, zrychluje na jeho obrovské rychlosti; a proč je vnější atmosféra Slunce nebo korona tolik teplejší než jeho povrch. (Corona teploty mohou dosáhnout 2 miliónů stupňů Fahrenheita nebo 1,1 miliónů stupňů Celsia. Solární povrch je ve srovnání s teplotou mírně mírný při 11 000 F nebo 6 000 C.)
PSP řeší tyto otázky bezostyšně barelem korona sám. Přibližně jednou za pět měsíců se sonda přiblíží prskající atmosféře Slunce a získává nebývalý pohled zblízka na naši hvězdu.
Tyto nejbližší přístupy nebo perihelionové průchody dosud zabraly PSP do vzdálenosti 24 milionů kilometrů od sluneční plochy. Před touto misí byla nejbližší sonda, která se kdy dostala ke slunci, 26,55 milionu mil (42,73 milionu km) - čin odvedený v roce 1976 plavidlem Helios 2, společné úsilí Spojených států a bývalého západního Německa.
Helios 2 také nastavil rekord pro nejrychlejší rychlost vzhledem ke slunci, na 153 454 mil / h (246,960 km / h). Tuto značku zlomil orbiter Juno Jupiter NASA, který dosáhl rychlosti 265 000 km / h při svém příjezdu do plynového obra v červenci 2016. PSP je nyní králem rychlosti: Během prvního průletu kosmické lodi, v listopadu. 6, 2018, silná gravitace slunce urychlila PSP na a nejvyšší rychlost 213 243 mph (343,181 km / h).
Podmínky v koroně jsou samozřejmě extrémní, takže PSP je vybaven nějakým těžkým brněním: štítem o síle 4,5 palce (11,4 centimetrů), který chrání plavidlo a jeho čtyři vědecké nástroje před intenzivním teplem a záření.
Těmito nástroji jsou Fields Experiment (Fields), který mimo jiné měří elektrické a magnetické pole a vlny; Integrované vědecké vyšetřování Slunce (ISoIS), které charakterizuje elektrony, protony a těžké ionty, které jsou urychlovány na vysoké rychlosti v sluneční atmosféře i mimo ni; širokoúhlé zobrazovací zařízení pro sluneční sondu (WISPR), sada dalekohledů zobrazujících koronu a okolí; a vyšetřování solárních větrných elektronů Alphas and Protons (SWEAP), které studuje nejhojnější složky v sluneční vítr (elektrony, protony a heliové ionty).
Čtyři nové dokumenty informují o tom, co tyto nástroje pozorovaly během prvních dvou perihelionových průkazů PSP, ke kterým došlo v listopadu 2018 a dubnu 2019.
Sledování „pomalého“ slunečního větru k jeho zdroji
Jedna ze studiínapříklad zjistili, že Fields začíná dodávat zboží na „pomalý“ sluneční vítr, což je součást proudu, která nikdy nepřesáhne asi 1,8 milionu km / h. „Pomalý“ je zde relativní pojem; „rychlý“ sluneční vítr se zapíná přibližně dvakrát rychleji.
Vědci již věděli, že rychlý sluneční vítr vzniká ve velkých koronálních „dírách“ - skvrnách, kde vnější atmosféra je výrazně chladnější a tenčí než obvykle - v blízkosti pólů slunce. A data z Fields naznačují, že pomalý vítr přichází také z koronálních děr, ale z menších poblíž solárního rovníku.
Pole také pozorovala překvapivé zvraty v solárním magnetickém poli protékajícím kolem kosmické lodi: Pole někdy převrátilo svou orientaci o 180 stupňů a poté během několika sekund nebo minut opět převrátilo.
"Tyto záměny jsou pravděpodobně spojeny s nějakým druhem plazmových trysek," uvedl ve sdělení hlavní autor studie a hlavní vyšetřovatel Fields Stuart Bale, profesor fyziky na kalifornské univerzitě. "Mám vlastní pocit, že tyto přepínače nebo trysky jsou ústředním bodem problému slunečního ohřevu větru."
Data z SWEAP, mezitím naznačují, že takové změny jsou „pohybující se ohyby ve tvaru S v polích pocházejících ze slunce“, jak to uvedl Verscharen, a že převrácení zvyšuje rychlost slunečního větru.
Zjištění z ISoIS pomozte vyvinout tento vznikající obrázek. Data přístroje ukazují, že energetické solární částice potřebují k dosažení PSP déle, než se původně očekávalo, pravděpodobně proto, že se pohybují po překvapivě polních liniích ve tvaru písmene S.
ISoIS také detekoval vícenásobné shluky částic, které nejsou tak dramatické, aby si jich nástroje na Zemi všimly.
„Je to úžasné - i za slunečních minimálních podmínek produkuje slunce mnohem více drobných energetických částic, než jsme si kdy mysleli,“ řekl David McComas z Princetonské univerzity, hlavní vyšetřovatel ISoIS a hlavní autor jedné z nových studií. (Sluneční aktivita voskuje a mizí v 11letém cyklu a naše hvězda je v současné době v relativně neaktivní fázi.)
"Tato měření nám pomohou odhalit zdroje, zrychlení a transport slunečních energetických částic a v budoucnu lépe chránit satelity a astronauty," dodal McComas.
A WISPR dává vědcům jasnější představu o slunci, koróně a komplexním vroubkovaném regionu, který bezprostředně obklopuje naši hvězdu. Obrázky WISPR pomáhají uvádět informace shromážděné jinými nástroji do správného kontextu a také poskytují vlastní nahlédnutí.
Například čtvrtá nová studie zprávy, fotografie WISPR poskytují určité důkazy pro bezprašnou zónu poblíž Slunce, která byla postulována, ale dosud nebyla přímo detekována. „Podrobné obrázky z PSP také ukazují prostorové variace ve slunečním větru, které jsou konzistentní s kolísáním slunečního magnetického pole na jeho povrchu, a odhalují malé kuličky plazmy, které jsou vypuzovány ze slunce a jsou součástí mladého slunečního větru, „Verscharen napsal.
To nejlepší teprve přijde
Odpověď na sluneční vítr je v tuto chvíli částečná a stále není jasné, jak přesně se korona zahřívá tak dramaticky (i když nové výsledky přinášejí zajímavé stopy). Tým PSP však má dostatek času na vyplnění mezer, protože tyto nově zveřejněné výsledky jsou teprve začátek. Kosmická loď je navržena tak, aby pokračovala ve studiu Slunce až do roku 2025, a její perihelionové průchody se budou stále přibližovat a přibližovat, a to díky trajektorii létajícího letu Venuše.
Například poslední vědecká dráha PSP ji vezme na vzdálenost pouhých 3,83 milionu km (6,16 milionu km) od sluneční plochy a bude mít nejvyšší rychlosti asi 690 000 km / h.
A tyto budoucí blízké přístupy budou stále častější, protože se cesta PSP kolem slunce zmenší. Oběžná doba sondy je v současné době asi 150 dnů Země, ale na konci mise bude 88 dní.
Délka této mise umožní týmu PSP studovat slunce v různých fázích svého 11letého cyklu činnosti. Kosmická loď, která líbá na slunci, by tedy měla shromažďovat hromady zajímavých dat, která vědcům zabaví po dlouhou dobu.
"Očekává se, že data PSP povedou naše porozumění slunci a slunečnímu větru po mnoho let," napsal Verscharen. "Nové modely a teorie budou motivovány objevy kosmické lodi a tato znalost bude přenositelná na jiné hvězdy a astrofyzikální plazmy v celém vesmíru."
- Tady je to, jak vypadá Země, když míříte na Slunce
- Solar Kvíz: Jak dobře znáte naše slunce?
- Spusťte fotografie! NASA Parker Solar Probe odstřeluje, aby se dotkla Slunce
Tento příběh byl aktualizován ve 14:00. EST zahrnout prohlášení Davida McComase.
Kniha Mika Wallové o hledání mimozemského života, “Tam venku"(Grand Central Publishing, 2018; ilustrováno Karl Tate), je nyní venku. Sledujte ho na Twitteru @ michaeldwall. Sleduj nás na Twitteru @Spacedotcom nebo Facebook.
