Aktivita Slunce, známá jako „kosmické počasí“, má významný vliv na Zemi a další planety Sluneční soustavy. Periodické erupce, také známé jako sluneční erupce, uvolňují značné množství elektromagnetického záření, které může rušit vše od satelitů a cestování vzduchem po elektrické sítě. Z tohoto důvodu se astrofyzici snaží lépe podívat na Slunce, aby mohli předpovídat jeho povětrnostní vzorce.
To je účel, který stojí za 4 metrů dlouhým (13 metrů) solárním dalekohledem Daniel K. Inouye (DKIST) - dříve známým jako solární dalekohled pro pokročilé technologie - NSF, který se nachází na observatoři Haleakala na ostrově Maui na Havaji. Nedávno toto zařízení vydalo své první snímky povrchu Slunce, které odhalují bezprecedentní úroveň detailů a nabízejí náhled toho, co tento dalekohled odhalí v následujících letech.
Tyto snímky poskytují detailní pohled na povrch Slunce, který ukazuje turbulentní plazmu uspořádanou do struktury buněčných struktur. Tyto buňky jsou známkou násilných pohybů, které transportují horkou sluneční plazmu z vnitřku Slunce na povrch. Tento proces, známý jako konvekce, vidí, jak se tato jasná plazma zvedá na povrch v buňkách, kde se poté v chladných pruzích ochladí a klesá pod povrch.
Získáním těchto přesných a jasných obrazů Slunce doufají astronomové, že budou schopni lépe porozumět tomuto procesu, aby mohli předpovídat náhlé změny v kosmickém počasí. Jak vysvětlila ředitelka NSF France Córdova:
"Protože NSF začala pracovat na tomto pozemním dalekohledu, dychtivě jsme očekávali první snímky." Nyní můžeme sdílet tyto obrázky a videa, které jsou nejpodrobnějšími naším dnešním sluncem. Inouye Solar Telescope od NSF bude schopen mapovat magnetická pole uvnitř sluneční korony, kde se objevují sluneční erupce, které mohou ovlivnit život na Zemi. Tento dalekohled zlepší naše porozumění tomu, co řídí vesmírné počasí, a nakonec pomůže prediktorům lépe předpovídat sluneční bouře. “
Zjednodušeně řečeno, Slunce je hvězdou hlavní sekvence typu G (žlutý trpaslík), která existuje asi 4,6 miliardy let. Tím se dostane do poloviny životního cyklu, který bude trvat dalších 5 miliard let. Proces samostatné jaderné fúze, která pohání Slunce (a poskytuje veškeré naše světlo, teplo a energii), spotřebuje každou sekundu asi 5 milionů tun vodíkového paliva.
Veškerá energie vytvořená tímto procesem vyzařuje do vesmíru ve všech směrech a dosahuje až k samému okraji Sluneční soustavy. Od padesátých let vědci pochopili, že Země sídlí v sluneční atmosféře a že změny v jejím počasí mají na Zemi hluboký dopad. Dokonce i nyní, o desetiletí později, je mnoho o nejdůležitějších procesech Slunce, které zůstávají neznámé.
Matt Mountain je prezidentem Asociace univerzit pro výzkum v astronomii, která spravuje Inouye Solar Telescope. Jak vysvětlil cíl sluneční astronomie:
"Na Zemi můžeme předpovědět, zda bude pršet skoro kdekoli na světě velmi přesně a kosmické počasí tam ještě není." Naše předpovědi zaostávají za suchozemským počasím o 50 let, ne-li více. Potřebujeme pochopit základní fyziku za kosmického počasí, a to začíná na slunci, což bude Inouye Solar Telescope studovat v příštích desetiletích. “
Astronomové určili, že pohyb Sluneční plazmy souvisí se slunečními bouřemi kvůli tomu, že způsobují, že se sluneční magnetické siločáry zkroucují a spletou. Měření a charakterizace magnetického pole Slunce je zásadní pro určení příčin potenciálně škodlivé sluneční aktivity - něco, pro co je Inouye Solar Telescope jedinečně kvalifikován.
Podle Thomase Rimmeleho, ředitele Slunečního dalekohledu Inouye, to všechno dopadá na magnetické pole Slunce. "Abychom odhalili největší tajemství Slunce, musíme nejen jasně vidět tyto drobné struktury ze vzdálenosti 93 miliónů mil, ale velmi přesně měřit jejich sílu a směr magnetického pole poblíž povrchu a sledovat pole, jak se rozprostírá do miliónu." - rozhodněte se o koroně, vnější atmosféře slunce. “
Jednou z největších výhod plynoucích z lepšího pochopení dynamiky slunečního záření je schopnost předpovídat hlavní události počasí. V současné době jsou vlády a kosmické agentury schopny předvídat události asi 48 minut dopředu. Ale díky výzkumu, který provádí Inouye Solar Telescope a další sluneční observatoře, astronomové očekávají, že to dokážou až 48 hodin.
To by nám poskytlo více času na to, abychom zajistili, že tyto události nevyrazí energetické sítě, kritickou infrastrukturu, satelity a kosmické stanice. Sledování Slunce samozřejmě není snadný úkol a přichází se spravedlivým podílem rizik. Z tohoto důvodu využívá solární dalekohled Inouye mnoho posledních vývojových trendů, pokud jde o konstrukci, strojírenství a astronomii.
To zahrnuje jeho 4 m (13 ft) zrcadlo (největší ze všech slunečních dalekohledů), adaptivní optiku kompenzující zkreslení způsobené zemskou atmosférou a nedotčené pozorovací podmínky na vrcholu Haleakaly nad 3000 m (10 000 ft). Dalekohled také spoléhá na několik ochranných opatření, aby zajistil, že se nezohřeje zaostřením 13 kilowattů sluneční energie ze Slunce.
Děje se to pomocí špičkového kovového torusu chlazeného kapalinou („tepelná zarážka“), který udržuje většinu slunečního světla mimo hlavní zrcadlo a chladicí desky, které zakrývají kopuli a udržují stabilní teplotu kolem dalekohledu. Interiér observatoře je také udržován v chladu pomocí 11,25 km (7 mi) chladicích trubek, které jsou částečně chlazeny ledem, který se hromadí v noci, a vnitřními uzávěry, které zajišťují cirkulaci vzduchu a stínování.
"S největším otvorem jakéhokoli solárního dalekohledu, jeho jedinečným designem a nejmodernějším přístrojovým vybavením bude Inouye Solar Telescope - poprvé - schopen provádět nejnáročnější měření slunce," řekl Rimmele . „Po více než 20 letech práce velkého týmu, který se věnuje navrhování a výstavbě špičkové observatoře pro sluneční výzkum, jsme blízko cílové čáry. Jsem nesmírně nadšená, že jsem mohla pozorovat první sluneční skvrny nového solárního cyklu, který se právě zvedá s tímto neuvěřitelným dalekohledem. “
David Boboltz, programový ředitel divize astronomických věd NSF, je rovněž zodpovědný za dohled nad výstavbou a provozem zařízení. Jak naznačil, tyto obrázky jsou pouze špičkou ledovce pro sluneční dalekohled Inouye:
„V příštích šesti měsících bude tým vědců, inženýrů a techniků Inouye pokračovat v testování a uvedení do provozu dalekohledu, aby byl připraven k použití mezinárodní sluneční vědeckou komunitou. Sluneční dalekohled Inouye bude shromažďovat více informací o našem slunci během prvních 5 let jeho života, než všechna sluneční data shromážděná od doby, kdy Galileo poprvé namířil dalekohled na slunce v roce 1612. “
Sluneční dalekohled Inouye je součástí trojice nástrojů, které jsou připraveny revolucionalizovat sluneční astronomii v následujících letech. Připojili se k ní sondy Parker Solar Probe (která v současné době obíhá kolem Slunce) a ESA / NASA Solar Orbiter (které bude brzy spuštěno). Jak shrl Valentin Pillet (ředitel Národní solární observatoře NSF), je vzrušující být solárním fyzikem:
„Solární dalekohled Inouye zajistí vzdálené snímání vnějších vrstev slunce a magnetických procesů, které se v nich vyskytují. Tyto procesy se šíří do sluneční soustavy, kde budou měřit jejich důsledky mise Parker Solar Probe a Solar Orbiter. Dohromady představují skutečně více poselský závazek pochopit, jak jsou hvězdy a jejich planety magneticky spojeny. “
