На рекордном сближении с Солнцем в конце прошлого года зонд NASA Parker Solar Probe получил потрясающие новые снимки из атмосферы Солнца. Эти недавно опубликованные изображения, сделанные ближе к Солнцу, чем когда-либо прежде, помогают учёным лучше понять влияние Солнца на всю Солнечную систему, включая события, которые могут повлиять на Землю.
«Parker Solar Probe вновь перенёс нас в динамическую атмосферу нашей ближайшей звезды», — сказала Ники Фокс, заместитель администратора Управления научных миссий в штаб-квартире NASA в Вашингтоне. «Мы своими глазами наблюдаем, где начинаются угрозы космической погоды для Земли, а не только с помощью моделей. Эти новые данные помогут нам значительно улучшить прогнозы космической погоды, чтобы обеспечить безопасность наших астронавтов и защиту наших технологий здесь, на Земле, и во всей Солнечной системе».
Подход Parker Solar Probe к Солнцу
Зонд Parker Solar Probe начал своё рекордно близкое сближение с Солнцем 24 декабря 2024 года, пролетев всего в 3,8 миллиона миль от солнечной поверхности. В дни, близкие к перигелию, когда он скользил через внешнюю атмосферу Солнца, называемую короной, он собрал данные с помощью множества научных инструментов, включая Wide-Field Imager for Solar Probe (WISPR).
Новые изображения WISPR
Новые изображения WISPR показывают корону и солнечный ветер — постоянный поток электрически заряженных частиц от Солнца, который распространяется по всей Солнечной системе. Солнечный ветер оказывает широкое влияние на Солнечную систему. Вместе с выбросами вещества и магнитными токами от Солнца он помогает генерировать полярные сияния, истощает атмосферы планет и индуцирует электрические токи, которые могут перегрузить электросети и повлиять на связь на Земле.
Понимание воздействия солнечного ветра начинается с понимания его происхождения на Солнце. Изображения WISPR дают учёным возможность ближе рассмотреть, что происходит с солнечным ветром вскоре после его выхода из короны. На изображениях видна важная граница, где направление магнитного поля Солнца меняется с северного на южное, называемая гелиосферной токовой оболочкой. Также на них запечатлено столкновение множественных выбросов корональной массы (CME) — крупных выбросов заряженных частиц, которые являются ключевым фактором космической погоды — впервые в высоком разрешении.
«На этих снимках мы видим, как CME буквально накладываются друг на друга», — сказал Ангелос Вурлидас, учёный, работающий с прибором WISPR в Лаборатории прикладной физики Джонса Хопкинса, которая спроектировала, создала и управляет космическим аппаратом в Лорел, штат Мэриленд. «Мы используем это, чтобы выяснить, как CME сливаются друг с другом, что может быть важно для космической погоды».
Влияние на космическую погоду
Когда CME сталкиваются, их траектория может меняться, усложняя прогнозирование их конечной точки. Их слияние также может ускорять заряженные частицы и смешивать магнитные поля, что делает воздействие CME потенциально более опасным для астронавтов и спутников в космосе и технологий на Земле.
Солнечный ветер и его происхождение
Солнечный ветер был впервые теоретически обоснован выдающимся гелиобиологом Юджином Паркером в 1958 году. Его теории о солнечном ветре, которые в то время встречали критику, произвели революцию в нашем представлении о Солнечной системе. До запуска Parker Solar Probe в 2018 году NASA и его международные партнёры возглавляли миссии, такие как Mariner 2, Helios, Ulysses, Wind и ACE, которые помогли учёным понять происхождение солнечного ветра — но на расстоянии.
Зонд Parker Solar Probe, названный в честь покойного учёного, заполняет пробелы в нашем понимании гораздо ближе к Солнцу. На Земле солнечный ветер в основном представляет собой постоянный ветерок, но Parker Solar Probe обнаружил, что у Солнца всё совсем иначе. Когда космический аппарат приблизился на расстояние 14,7 миллиона миль от Солнца, он столкнулся с зигзагообразными магнитными полями — особенностью, известной как свитчбэки. Используя данные Parker Solar Probe, учёные обнаружили, что эти свитчбэки, которые приходили группами, были более распространены, чем ожидалось.
Когда Parker Solar Probe впервые вошёл в корону примерно в 8 миллионах миль от солнечной поверхности в 2021 году, он заметил, что граница короны была неровной и более сложной, чем предполагалось ранее.
По мере приближения Parker Solar Probe помог учёным точно определить происхождение свитчбэков в участках на видимой поверхности Солнца, где формируются магнитные воронки. В 2024 году учёные объявили, что быстрый солнечный ветер — один из двух основных классов солнечного ветра — частично приводится в движение этими свитчбэками, что добавило к 50-летней загадке.
Однако для понимания медленного солнечного ветра, который движется со скоростью всего 220 миль в секунду, потребуется более детальный взгляд. «Большой вопрос заключается в том, как генерируется солнечный ветер и как ему удаётся преодолеть огромное гравитационное притяжение Солнца?» — сказала Нур Равафи, учёный проекта Parker Solar Probe в Лаборатории прикладной физики Джонса Хопкинса. «Понимание этого непрерывного потока частиц, особенно медленного солнечного ветра, является серьёзной задачей, особенно учитывая разнообразие свойств этих потоков, но с помощью Parker Solar Probe мы ближе, чем когда-либо, к разгадке их происхождения и эволюции».
Медленный солнечный ветер, который в два раза плотнее и более изменчив, чем быстрый солнечный ветер, важно изучать, поскольку его взаимодействие с быстрым солнечным ветром может создавать условия для умеренных солнечных бурь на Земле, иногда сравнимых с CME.
До запуска Parker Solar Probe дистанционные наблюдения показали, что существует два вида медленного солнечного ветра, различающиеся ориентацией или изменчивостью их магнитных полей. Один тип медленного солнечного ветра, называемый альфвеновским, имеет небольшие свитчбэки. Второй тип, называемый неальфвеновским, не демонстрирует таких вариаций в своём магнитном поле.
По мере того как зонд Parker Solar Probe приближался к Солнцу, он подтвердил, что действительно существуют два типа. Его детальные снимки также помогают учёным определить происхождение этих двух типов, которые, как полагают учёные, уникальны. Неальфвеновский ветер может исходить от объектов, называемых шлемовидными стримерами — большими петлями, соединяющими активные области, где некоторые частицы могут нагреваться достаточно, чтобы ускользнуть, тогда как альфвеновский ветер может возникать вблизи корональных дыр — тёмных, холодных областей в короне.
На своей нынешней орбите, приближая космический аппарат всего на 3,8 миллиона миль к Солнцу, Parker Solar Probe продолжит сбор дополнительных данных во время своих предстоящих пролётов через корону, чтобы помочь учёным подтвердить происхождение медленного солнечного ветра. Следующий пролёт состоится 15 сентября 2025 года.
«У нас ещё нет окончательного консенсуса, но у нас есть много новых интригующих данных», — сказал Адам Сабо, учёный миссии Parker Solar Probe в Центре космических полётов Годдарда NASA в Гринбелте, штат Мэриленд.
Предоставлено NASA