Солнечный зонд Паркер: Какие открытия сделаны им на Солнце?

Москва, 13:51, 05 Дек 2019, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Эти первые данные от Паркера показывают нашу звезду, Солнце, в новом и удивительном свете.

В воскресенье, 12 августа 2019, в 07:31 по Гринвичу человечество впервые прикоснулось к Солнцу с помощью солнечного зонда Паркер. Работая по плану, зонд завершил три из 24 запланированных заходов на Солнце.

Какие открытия уже сделаны Паркером?

Динамика солнечного ветра в виде «Американских горок»

Солнечный ветер представляет собой поток заряженных частиц, в основном электронов и протонов, идущих наружу от Солнца через солнечную систему. Состоящий из плазмы, солнечный ветер течет со скоростью до 900 км/с и температурой 1 миллион градусов по Цельсию.

Ближе к источнику солнечного ветра, Паркер увидел совсем другую картину: сложную, активную систему.

Стюарт Бэйл из Калифорнийского университета в Беркли сказал: «Сложность была ошеломляющей, когда мы впервые начали смотреть на данные».

По словам Бэйла, с точки зрения Паркера на расстоянии 24 миллионов километров от Солнца солнечный ветер гораздо более импульсивен и нестабилен, чем тот, что мы видим вблизи Земли.

Когда прибор FIELD исследовал состояние солнечного ветра, измерив и тщательно проанализировав, как электрические и магнитные поля вокруг космического корабля менялись с течением времени, полученные данные свидетельствуют о том, что в магнитном поле происходят быстрые изменения и внезапные, быстро движущиеся струи материи. Эти характеристики солнечного ветра делают его более турбулентным, чем считалось ранее.

Солнечный зонд Паркер наблюдал своеобразные «Американские горки» — распространяющиеся возмущения в солнечном ветре, которые заставляли магнитное поле изгибаться обратно — еще не объясненный феномен, который может помочь ученым раскрыть больше информации о том, как солнечный ветер ускоряется от Солнца

Эти развороты длятся от нескольких секунд до нескольких минут, пока они протекают по солнечному зонду. Во время разворота магнитное поле возвращается в исходное состояние, пока оно не направляется почти прямо на Солнце.

Хотя точный источник «Американских горок» еще предстоит выяснить. В солнечном ветре электроны всегда текут строго по форме линий поля, выходящих из Солнца, независимо от того, направлен ли северный полюс магнитного поля в этом конкретном регионе к Солнцу или от него.

Измерения от Паркера показывают, что этот поток электронов движется в противоположном направлении, переворачиваясь назад к Солнцу — показывая, что само магнитное поле должно изгибаться назад к Солнцу, а не просто солнечный зонд Паркер сталкивается с другой линией магнитного поля от Солнца, которое указывает в противоположном направлении. Это означает, что «Американские горки» — это перегибы в магнитном поле — локализованные возмущения, распространяющиеся от Солнца.

Наблюдения «Американских горок» также показывают, что эти события будут еще чаще, по мере приближения космического корабля к Солнцу.

Процесс истечения солнечного ветра из Солнца

Наблюдается, что в околоземном космическом пространстве медленный солнечный ветер имеет скорость 300–500 км/с, температуру ~ 105 К и состав, близкий к солнечной короне.

Солнечный ветер течет радиально вблизи Земли. Значит, он течет от Солнца, прямо во все стороны. С вращением Солнца, которое испускает солнечный ветер, солнечный ветер вращался вместе с ним.

Это говорит о том, что солнечная атмосфера вращается вместе с Солнцем, однако, чем дальше вы удаляетесь от центра, тем быстрее вы движетесь в пространстве.

В некоторой точке между Солнцем и Землей солнечный ветер переходит от вращения вместе с Солнцем к течению прямо наружу или радиально. Понимание переходов солнечного ветра из вращающегося потока в совершенно прямолинейный имеет значение для того, как Солнце теряет энергию. Нахождение этой точки может дать лучшее понимание жизненного цикла других звезд или образования протопланетных дисков, плотных газовых и пылевых дисков вокруг молодых звезд, которые в конечном итоге объединяются в планеты.

Вместо того, чтобы наблюдать солнечный ветер с Земли, Паркер наблюдал его, пока тот еще вращался. Зонд обнаружил вращение солнечного ветра на расстоянии более 32 миллионов километров от Солнца. Более того, кажется, что вращение увеличивается по мере приближения к точке перигелия. Сила вращения была сильнее, чем предсказывали многие ученые. Тем не менее, он также перешел быстрее, чем предполагалось, к внешнему потоку, который помогает маскировать эти эффекты вращения в том месте, где мы обычно находимся, примерно в 150 миллионах километров от Солнца.

Космическая пыль возле Солнца

Основными источниками появления пыли во внутренней солнечной системе являются кометы и астероиды, но относительный вклад этих источников не определен количественно.

Сканеры Паркера увидели, как космическая пыль начала истощаться. Прибор смотрит в сторону космического корабля, он может видеть широкие полосы короны и солнечного ветра, включая области ближе к Солнцу. На снимках видно, что они начинают истончаться чуть более 11 миллионов километров от Солнца.

Солнечный зонд Паркер увидел космическую пыль (показанную здесь), разбросанную по всей нашей солнечной системе, которая начала редеть вблизи Солнца, что подтверждает идею теории свободного от пыли района вблизи Солнца

Расс Ховард, главный исследователь WISPR, сказал: «Эта беспыльная зона была предсказана несколько десятилетий назад, но никогда ранее не встречалась. Сейчас мы видим, что происходит с пылью возле Солнца».

Космическая погода под микроскопом

Количественные оценки Паркера предложили совершенно новый взгляд на два типа событий в космической погоде: энергетические штормы частиц и выбросы корональной массы.

Солнечные энергетические частицы, созданные солнечными вспышками, как известно, являются основными источниками крупных геомагнитных бурь. Эти частицы часто ускоряются шоками, вызванными выбросами корональной массы.

Несущие много энергии, эти частицы могут даже повредить электронику космического корабля, а также поставить под угрозу астронавтов. Понимание того, как эти частицы ускоряются, имеет решающее значение. Обходя вокруг Солнца всего в нескольких миллионах километров, солнечная лампа Паркера может измерять эти частицы сразу после того, как они покинули Солнце, проливая новый свет на то, как они высвобождаются.

Ученые измерили несколько невиданных ранее событий, связанных с энергетическими частицами. Эти приборы также измеряли редкий тип взрыва частиц с необычно большим количеством более тяжелых элементов, что позволяет предположить, что оба типа событий могут быть более распространенными, чем считалось ранее.

Дэвид МакКомас, главный исследователь ISʘIS, сказал: «Это удивительно — даже при минимальных солнечных условиях Солнце производит гораздо больше крошечных энергетических событий, чем мы когда-либо думали. Эти измерения помогут нам распутать источники, ускорение и перенос частиц солнечной энергии и, в конечном счете, лучше защитить спутники и астронавтов в будущем».

Результаты полета показали беспрецедентные подробности о структурах в короне и солнечном ветре, включая выбросы корональной массы, гигантские облака солнечного материала, которые Солнце посылает в солнечную систему.