Czas e-biznesu

Wszystkie najświeższe informacje o Polsce z Czasu e Biznesu.

Dziwne zjawisko na Słońcu uchwycone przez sondę kosmiczną po raz pierwszy – tajemnica została rozwiązana

Zjawisko magnetyczne znane jako odbicie słoneczne zostało po raz pierwszy sfotografowane przez ESA/NASA Solar Orbiter. Obraz jest powiększony na przełączniku (niebiesko-biały element rozciągający się w lewo), jak uchwycony w koronie słonecznej przez instrument Metis w dniu 25 marca 2022 r. Wcześniejszy przełącznik wydaje się być związany z aktywnym regionem widocznym na centralnym obrazie ultrafioletowym . obraz (po prawej). Źródło: ESA i NASA/Solar Orbiter/EUI & Metis Teams, D. Telloni i in. (2022)

Dzięki nowym danym z dotychczas najbliższej przełęczy do Słońca Europejska Agencja Kosmiczna /[{” attribute=””>NASA Solar Orbiter spacecraft has found compelling clues as to the origin of solar magnetic switchbacks. The discovery points toward how their physical formation mechanism might help accelerate the solar wind.

Solar Orbiter has made the first-ever remote sensing observation consistent with a magnetic phenomenon called a solar switchback – sudden and large deflections of the solar wind’s magnetic field. The new observation provides a full view of the structure, confirming it has an S-shaped character, as predicted. Moreover, the global perspective provided by the Solar Orbiter data indicates that these rapidly changing magnetic fields can have their origin near the surface of the Sun.

Pokazuje zbliżenie danych Solar Orbiter Metis, które zostały przekształcone w film Switch Evolution. Sekwencja reprezentuje około 33 minuty danych pobranych 25 marca 2022 r. Jasna struktura tworzy się w miarę propagacji ze Słońca. Kiedy osiągnie swój pełny rozwój, pochyla się z powrotem i nabiera zniekształconego kształtu S, charakterystycznego dla przełączania magnetycznego. Kadłub rozszerza się z prędkością 80 km/s, ale cały kadłub nie porusza się tak szybko. Zamiast tego rozciąga się i odkształca. Jest to pierwszy przypadek zaobserwowania odbicia magnetycznego na odległość. Wszystkie inne odkrycia miały miejsce, gdy statek kosmiczny przeleciał przez te turbulentne obszary magnetyczne. Źródło: zespoły ESA i NASA/Solar Orbiter/Metis; Tiloni i in. (2022)

Chociaż wiele statków kosmicznych przelatywało wcześniej przez te zagadkowe regiony, dane in situ pozwalają na pomiary tylko w jednym punkcie i czasie. W rezultacie należy wywnioskować strukturę i kształt przełącznika[{” attribute=””>plasma and magnetic field properties measured at just one point.

When the German-US Helios 1 and 2 spacecraft flew close to the Sun in the mid-1970s, both probes recorded sudden reversals of the Sun’s magnetic field. These mysterious reversals were always abrupt and always temporary. They only lasted from a few seconds to a number of hours before the magnetic field switched back to its original direction.

These magnetic structures were also probed at much larger distances from the Sun by the Ulysses spacecraft in the late 1990s. Instead of a third of the Earth’s orbital radius from the Sun, where the Helios missions made their closest pass, Ulysses operated mostly beyond the Earth’s orbit.

How Solar Switchback Is Formed

How a solar switchback is formed infographic. Solar Orbiter has made the first ever remote sensing observation of a magnetic phenomenon called a solar ‘switchback’, proving their origin in the solar surface and pointing to a mechanism that might help accelerate the solar wind. Credit: ESA & NASA/Solar Orbiter/EUI & Metis Teams and D. Telloni et al. (2022); Zank et al. (2020)

Their number rose dramatically with the arrival of NASA’s Parker Solar Probe in 2018. This clearly indicated that the sudden magnetic field reversals are more numerous close to the Sun, and led to the suggestion that they were caused by S-shaped kinks in the magnetic field. This puzzling behavior earned the phenomenon the name of switchbacks. A number of ideas were proposed as to how these might form.

On March 25, 2022, Solar Orbiter was just a day away from a close pass of the Sun – bringing it within the orbit of planet Mercury – and its Metis instrument was taking data. Metis blocks out the bright glare of light from the Sun’s surface and takes pictures of the Sun’s outer atmosphere, known as the corona. The particles in the corona are electrically charged and follow the Sun’s magnetic field lines out into space. The electrically charged particles themselves are called a plasma.

Capturing a Solar Switchback

The Sun as seen by the ESA/NASA Solar Orbiter spacecraft on March 25, 2022, one day before its closest approach of about 0.32 au, which brought it inside the orbit of planet Mercury. The central image was taken by the Extreme Ultraviolet Imager (EUI) instrument. The outer image was taken by the coronagraph Metis, an instrument that blocks out the bright light of the Sun’s surface in order to see the Sun’s faint outer atmosphere, known as the corona. The Metis image has been processed to bring out structures in the corona. This revealed the switchback (the prominent white/light blue feature at the roughly 8 o’clock position in the lower left). It appears to trace back to the active region on the surface of the Sun, where loops of magnetism have broken through the Sun’s surface. Credit: ESA & NASA/Solar Orbiter/EUI & Metis Teams and D. Telloni et al. (2022)

At around 20:39 UT, Metis recorded an image of the solar corona that showed a distorted S-shaped kink in the coronal plasma. To Daniele Telloni, National Institute for Astrophysics – Astrophysical Observatory of Torino, Italy, it looked suspiciously like a solar switchback.

Comparing the Metis image, which had been taken in visible light, with a concurrent image taken by Solar Orbiter’s Extreme Ultraviolet Imager (EUI) instrument, he saw that the candidate switchback was taking place above an active region cataloged as AR 12972. Active regions are associated with sunspots and magnetic activity. Further analysis of the Metis data showed that the speed of the plasma above this region was very slow, as would be expected from an active region that has yet to release its stored energy.

Daniele instantly thought this resembled a generating mechanism for the switchbacks proposed by Prof. Gary Zank, from the University of Alabama in Huntsville, USA. The theory looked at the way different magnetic regions near the surface of the Sun interact with each other.

Sonda słoneczna Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) rozwiązała zagadkę zjawiska magnetycznego w wietrze słonecznym. Wykonała pierwsze w historii zdjęcie „odbicia” w koronie słonecznej, potwierdzając jej oczekiwany kształt w kształcie litery „S”. Odbicie jest definiowane przez szybkie fluktuacje w kierunku pola magnetycznego. Obserwowany przełącznik jest związany z obszarem aktywnym związanym z plamami słonecznymi i aktywnością magnetyczną, ponieważ istnieje interakcja między otwartymi i zamkniętymi liniami pola magnetycznego. Interakcja uwalnia energię i wysyła turbulencje w kształcie litery S w przestrzeń. Nowe dane sugerują, że procesy przełączania mogą powstawać w pobliżu powierzchni Słońca i mogą być ważne dla zrozumienia przyspieszenia i nagrzewania się wiatru słonecznego. Źródło: ESA

W pobliżu Słońca, a zwłaszcza nad obszarami aktywnymi, znajdują się otwarte i zamknięte linie pola magnetycznego. Zamknięte linie to pierścienie magnetyczne, które zakrzywiają się w atmosferze słonecznej, po czym wyginają się i ponownie znikają w słońcu. Bardzo mało plazmy może uciec w przestrzeń ponad tymi liniami pola, więc prędkość wiatru słonecznego jest tutaj zwykle niska. Linie otwartego pola są przeciwieństwem, emanują ze Słońca i łączą się z międzyplanetarnym polem magnetycznym Układu Słonecznego. Są to magnetyczne autostrady, wzdłuż których plazma może swobodnie płynąć i prowadzą do szybkich wiatrów słonecznych.

Daniel i Gary wykazali, że procesy przełączania zachodzą, gdy zachodzi interakcja między obszarem linii pola otwartego a obszarem linii pola zamkniętego. Gdy linie polowe skupiają się razem, można je ponownie połączyć w bardziej stabilnych konfiguracjach. Zamiast złamać bicz, uwalnia to energię i uwalnia turbulencje w kształcie litery S podróżujące w kosmos, które przelatujący statek kosmiczny zarejestruje jako odbicie.

Utwórz odbicie słoneczne

Obserwacja retrogradacji dokonana przez Metis jest zgodna z akustycznym teoretycznym mechanizmem wytwarzania słonecznych przełączników magnetycznych zaproponowanym przez profesora Gary’ego Zancka w 2020 roku. Główną obserwacją było to, że odwrócenie można było obserwować z góry obszaru aktywnego słonecznego. Ta sekwencja ilustruje łańcuch wydarzeń, które według naukowców mają miejsce. (a) Aktywne obszary na Słońcu mogą charakteryzować się otwartymi i zamkniętymi liniami pola magnetycznego. Zamknięte linie zakrzywiają się w atmosferze słonecznej, zanim skręcą z powrotem do Słońca. Linie otwartego pola łączą się z międzyplanetarnym polem magnetycznym Układu Słonecznego. (b) Kiedy otwarty obszar magnetyczny wchodzi w interakcję z obszarem zamkniętym, linie pola magnetycznego mogą się ponownie połączyć, tworząc linię pola w przybliżeniu w kształcie litery S i wytwarzając impuls energii. (c) Kiedy linia pola reaguje na ponowne połączenie i uwolnienie energii, następuje rozproszenie na zewnątrz. To jest przełącznik. Podobny przełącznik jest również wysyłany w przeciwnym kierunku, wzdłuż linii pola i na słońce. Źródło: Zank i in. (2020)

Według Gary’ego Zanka, który zaproponował jedną z teorii na temat pochodzenia transpozycji: „Pierwszy obraz Metisa, który pokazała Daniele Lee, niemal natychmiast sugerował rysunek, który narysowaliśmy (patrz obrazek powyżej) przy opracowywaniu matematycznego modelu rekurencji. Oczywiście, pierwszy obraz był tylko migawką. Musieliśmy opanować nasze podekscytowanie, dopóki nie wykorzystaliśmy doskonałego pokrycia Metis do wyodrębnienia informacji czasowych i przeprowadzenia bardziej szczegółowej analizy spektroskopowej samych obrazów. Wyniki okazały się absolutnie oszałamiające!”

Wraz z zespołem innych badaczy zbudowali komputerowy model zachowania i odkryli, że ich wyniki wykazują uderzające podobieństwo do obrazu z Metis, zwłaszcza po uwzględnieniu obliczeń, w jaki sposób struktura wydłużyła się, gdy rozchodziła się na zewnątrz przez koronę słoneczną. .

Danielle, której odkrycia zostały opublikowane w artykule badawczym w Astrofizyczne listy z dziennika.

Rozumiejąc procesy przełączania, fizycy zajmujący się energią słoneczną mogą również zrobić krok w kierunku zrozumienia szczegółów tego, jak wiatr słoneczny przyspiesza i nagrzewa się od Słońca. Dzieje się tak, ponieważ statki kosmiczne przelatujące przez punkty przełączania często rejestrują lokalne przyspieszenie wiatru słonecznego.

„Następnym krokiem jest próba statystycznego skorelowania przesunięć zaobserwowanych w tym miejscu z ich regionami źródłowymi na Słońcu” – mówi Danielle. Innymi słowy, aby przelecieć statkiem kosmicznym przez odwrócenie magnetyczne i móc zobaczyć, co wydarzyło się na powierzchni Słońca. Jest to dokładnie ten rodzaj nauki o korelacji, do której zaprojektowano Solar Orbiter, ale niekoniecznie oznacza to, że Solar Orbiter musi przelecieć przez przełącznik. Może to być inny statek kosmiczny, taki jak sonda Parker Solar Probe. Dopóki dane na miejscu i dane z teledetekcji są zsynchronizowane, Danielle może dokonać korelacji.

„To jest dokładnie taki wynik, na jaki liczyliśmy w przypadku sondy Solar Orbiter” – mówi Daniel Muller, naukowiec projektu ESA Solar Orbiter. „Z każdą orbitą otrzymujemy więcej danych z naszej grupy dziesięciu instrumentów. Na podstawie takich wyników dostosujemy zaplanowane obserwacje nadchodzącego spotkania słonecznego Solar Orbiter, aby zrozumieć, w jaki sposób Słońce odnosi się do szerszego pola magnetycznego Układu Słonecznego. środowiska. Było to pierwsze przejście Solar Orbiter bardzo blisko Słońca, więc spodziewamy się bardziej ekscytujących wyników w przyszłości.

orbita słoneczna Korytarz w pobliżu słońca – Po raz kolejny na orbicie Merkurego w odległości 0,29 odległości Ziemi od Słońca – odbędzie się 13 października. Wcześniej w tym miesiącu, 4 września, Solar Orbiter wykonał wspomagany grawitacyjnie przelot obok[{” attribute=””>Venus to adjust its orbit around the Sun; subsequent Venus flybys will start raising the inclination of the spacecraft’s orbit to access higher latitude – more polar – regions of the Sun.

Reference: “Observation of a Magnetic Switchback in the Solar Corona” by Daniele Telloni, Gary P. Zank, Marco Stangalini, Cooper Downs, Haoming Liang, Masaru Nakanotani, Vincenzo Andretta, Ester Antonucci, Luca Sorriso-Valvo, Laxman Adhikari, Lingling Zhao, Raffaele Marino, Roberto Susino, Catia Grimani, Michele Fabi, Raffaella D’Amicis, Denise Perrone, Roberto Bruno, Francesco Carbone, Salvatore Mancuso, Marco Romoli, Vania Da Deppo, Silvano Fineschi, Petr Heinzel, John D. Moses, Giampiero Naletto, Gianalfredo Nicolini, Daniele Spadaro, Luca Teriaca, Federica Frassati, Giovanna Jerse, Federico Landini, Maurizio Pancrazzi, Giuliana Russano, Clementina Sasso, Ruggero Biondo, Aleksandr Burtovoi, Giuseppe E. Capuano, Chiara Casini, Marta Casti, Paolo Chioetto, Yara De Leo, Marina Giarrusso, Alessandro Liberatore, David Berghmans, Frédéric Auchère, Regina Aznar Cuadrado, Lakshmi P. Chitta, Louise Harra, Emil Kraaikamp, David M. Long, Sudip Mandal, Susanna Parenti, Gabriel Pelouze, Hardi Peter, Luciano Rodriguez, Udo Schühle, Conrad Schwanitz, Phil J. Smith, Cis Verbeeck and Andrei N. Zhukov, 12 Septmeber 2022, The Astrophysical Journal Letters.
DOI: 10.3847/2041-8213/ac8104

READ  Brytyjska firma kosmiczna otrzymuje 7,6 mln funtów na sfinansowanie eksperymentów dla fabryk satelitów | Próżnia