Μια κοσμική ευθυγράμμιση και λίγη γυμναστική στο διαστημόπλοιο παρείχαν μια πρωτοποριακή μέτρηση που βοηθά στην επίλυση του 65χρονου κοσμικού μυστηρίου του γιατί η ατμόσφαιρα του Ήλιου είναι τόσο καυτή.
Η ατμόσφαιρα του Ήλιου ονομάζεται στέμμα. Αποτελείται από ένα ηλεκτρικά φορτισμένο αέριο γνωστό ως πλάσμα αίματος και έχει θερμοκρασία περίπου ένα εκατομμύριο βαθμούς Κελσίου.
Η θερμοκρασία του είναι ένα διαρκές μυστήριο επειδή η επιφάνεια του Ήλιου είναι μόνο περίπου 6.000 βαθμοί Κελσίου. Το στέμμα θα πρέπει να είναι πιο κρύο από την επιφάνεια επειδή η ενέργεια του Ήλιου προέρχεται από τον πυρηνικό κλίβανο στον πυρήνα του και τα πράγματα γίνονται φυσικά πιο ψυχρά όσο πιο μακριά βρίσκονται από μια πηγή θερμότητας. Ωστόσο, το στέμμα είναι πάνω από 150 φορές θερμότερο από την επιφάνεια.
Μια άλλη μέθοδος για τη μεταφορά ενέργειας στο πλάσμα πρέπει να λειτουργεί, αλλά τι;
Διαβάστε επίσης: Το Parker Solar Probe μπορεί να εντόπισε την προέλευση των ηλιακών ανέμων υψηλής ταχύτητας
Θεωρίες και διερευνητικές προκλήσεις
Εδώ και καιρό υπήρχε η υποψία ότι οι αναταράξεις στην ηλιακή ατμόσφαιρα θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε σημαντική θέρμανση του πλάσματος στο στέμμα. Αλλά όταν πρόκειται για τη διερεύνηση αυτού του φαινομένου, οι ηλιακοί φυσικοί αντιμετωπίζουν ένα πρακτικό πρόβλημα: είναι αδύνατο να συγκεντρώσουν όλα τα δεδομένα που χρειάζονται με ένα μόνο διαστημόπλοιο.
Υπάρχουν δύο τρόποι για τη διερεύνηση του Ήλιου: η τηλεπισκόπηση και οι επιτόπιες μετρήσεις. Στην τηλεπισκόπηση, το διαστημόπλοιο βρίσκεται σε μια ορισμένη απόσταση και χρησιμοποιεί κάμερες για να κοιτάξει τον Ήλιο και την ατμόσφαιρά του σε διαφορετικά μήκη κύματος. Για επιτόπιες μετρήσεις, το διαστημόπλοιο πετά μέσα από την περιοχή που θέλει να διερευνήσει και λαμβάνει μετρήσεις των σωματιδίων και των μαγνητικών πεδίων σε αυτό το τμήμα του διαστήματος.
Και οι δύο προσεγγίσεις έχουν τα πλεονεκτήματά τους. Η τηλεπισκόπηση δείχνει τα αποτελέσματα μεγάλης κλίμακας αλλά όχι τις λεπτομέρειες των διεργασιών που συμβαίνουν στο πλάσμα. Εν τω μεταξύ, οι επιτόπιες μετρήσεις δίνουν πολύ συγκεκριμένες πληροφορίες σχετικά με τις διαδικασίες μικρής κλίμακας στο πλάσμα, αλλά δεν δείχνουν πώς αυτό επηρεάζει τη μεγάλη κλίμακα.
Διερεύνηση διαστημικών οχημάτων
Για να έχουμε την πλήρη εικόνα, χρειάζονται δύο διαστημόπλοια. Αυτό ακριβώς έχουν οι ηλιακοί φυσικοί επί του παρόντος με τη μορφή του διαστημικού σκάφους Solar Orbiter υπό την ηγεσία της ESA και του Parker Solar Probe της NASA. Το Solar Orbiter έχει σχεδιαστεί για να πλησιάζει όσο μπορεί τον Ήλιο και να εξακολουθεί να εκτελεί λειτουργίες τηλεπισκόπησης, μαζί με επιτόπιες μετρήσεις. Το Parker Solar Probe παραιτείται σε μεγάλο βαθμό από την τηλεπισκόπηση του ίδιου του Ήλιου για να πλησιάσει ακόμη περισσότερο για τις επιτόπιες μετρήσεις του.
Αλλά για να εκμεταλλευτεί πλήρως τις συμπληρωματικές προσεγγίσεις τους, το Parker Solar Probe θα έπρεπε να βρίσκεται εντός του οπτικού πεδίου ενός από τα όργανα του Solar Orbiter. Με αυτόν τον τρόπο το Solar Orbiter θα μπορούσε να καταγράψει τις μεγάλης κλίμακας συνέπειες αυτού που μετρούσε επί τόπου το Parker Solar Probe.
Αστροφυσικός Συντονισμός
Ο Daniele Telloni, ερευνητής στο Ιταλικό Εθνικό Ινστιτούτο Αστροφυσικής (INAF) στο Αστροφυσικό Παρατηρητήριο του Τορίνο, είναι μέλος της ομάδας πίσω από το όργανο Metis του Solar Orbiter. Η Metis είναι ένας στεφανογράφος που αποκλείει το φως από την επιφάνεια του Ήλιου και τραβάει φωτογραφίες του στέμματος. Είναι το τέλειο όργανο για χρήση για μετρήσεις μεγάλης κλίμακας και έτσι ο Daniele άρχισε να ψάχνει για στιγμές κατά τις οποίες θα παρατάξει το Parker Solar Probe.
Διαπίστωσε ότι την 1η Ιουνίου 2022, τα δύο διαστημόπλοια θα ήταν στη σωστή τροχιακή διαμόρφωση – σχεδόν. Ουσιαστικά, το Solar Orbiter θα κοιτούσε τον Ήλιο και το Parker Solar Probe θα ήταν ακριβώς στο πλάι, δελεαστικά κοντά αλλά ακριβώς έξω από το οπτικό πεδίο του οργάνου Metis.
Καθώς ο Daniele εξέταζε το πρόβλημα, συνειδητοποίησε ότι το μόνο που χρειαζόταν για να φέρει το Parker Solar Probe ήταν λίγη γυμναστική με το Solar Orbiter: μια κύλιση 45 μοιρών και μετά να το δείχνει ελαφρώς μακριά από τον Ήλιο.
Αλλά όταν κάθε ελιγμός μιας διαστημικής αποστολής σχεδιάζεται προσεκτικά εκ των προτέρων, και τα ίδια τα διαστημόπλοια είναι σχεδιασμένα να δείχνουν μόνο σε πολύ συγκεκριμένες κατευθύνσεις, ειδικά όταν αντιμετωπίζουν την τρομακτική ζέστη του Ήλιου, δεν ήταν σαφές ότι η ομάδα επιχειρήσεων του διαστημικού σκάφους θα επέτρεπε κάτι τέτοιο. μια απόκλιση. Ωστόσο, όταν όλοι ήταν ξεκάθαροι σχετικά με την πιθανή επιστημονική απόδοση, η απόφαση ήταν ένα ξεκάθαρο «ναι».
Σημαντικές παρατηρήσεις
Το ρολό και η κατάδειξη όφσετ προχώρησαν. Το Parker Solar Probe μπήκε στο οπτικό πεδίο και μαζί το διαστημόπλοιο παρήγαγε τις πρώτες ταυτόχρονες μετρήσεις της μεγάλης κλίμακας διαμόρφωσης του ηλιακού στέμματος και των μικροφυσικών ιδιοτήτων του πλάσματος.
«Αυτή η εργασία είναι το αποτέλεσμα συνεισφορών πολλών, πολλών ανθρώπων», λέει ο Daniele, ο οποίος ηγήθηκε της ανάλυσης των συνόλων δεδομένων. Δουλεύοντας μαζί, μπόρεσαν να κάνουν την πρώτη συνδυασμένη παρατήρηση και επιτόπια εκτίμηση του ρυθμού θέρμανσης του στεφανιαίου.
«Η ικανότητα χρήσης τόσο του Solar Orbiter όσο και του Parker Solar Probe άνοιξε πραγματικά μια εντελώς νέα διάσταση σε αυτήν την έρευνα», λέει ο Gary Zank, Πανεπιστήμιο της Αλαμπάμα στο Χάντσβιλ των Η.Π.Α., και συν-συγγραφέας της εργασίας που προέκυψε.
Συγκρίνοντας τον πρόσφατα μετρημένο ρυθμό με τις θεωρητικές προβλέψεις που έχουν γίνει από ηλιακούς φυσικούς όλα αυτά τα χρόνια, ο Daniele έδειξε ότι οι ηλιακοί φυσικοί είχαν σχεδόν σίγουρα δίκιο όταν εντόπισαν τις αναταράξεις ως τρόπο μεταφοράς ενέργειας.
Ο συγκεκριμένος τρόπος με τον οποίο το κάνει αυτό η αναταραχή δεν είναι διαφορετικός από αυτό που συμβαίνει όταν ανακατεύετε το πρωινό σας φλιτζάνι καφέ. Διεγείροντας τυχαίες κινήσεις ενός ρευστού, είτε αερίου είτε υγρού, η ενέργεια μεταφέρεται σε όλο και μικρότερες κλίμακες, η οποία καταλήγει στη μετατροπή της ενέργειας σε θερμότητα. Στην περίπτωση του ηλιακού στέμματος, το ρευστό μαγνητίζεται επίσης και έτσι η αποθηκευμένη μαγνητική ενέργεια είναι επίσης διαθέσιμη για μετατροπή σε θερμότητα.
Μια τέτοια μεταφορά μαγνητικής και κινητικής ενέργειας από μεγαλύτερες σε μικρότερες κλίμακες είναι η ίδια η ουσία των αναταράξεων. Στη μικρότερη κλίμακα, επιτρέπει στις διακυμάνσεις να αλληλεπιδράσουν τελικά με μεμονωμένα σωματίδια, κυρίως πρωτόνια, και να τα θερμάνουν.
Συμπεράσματα και Συνέπειες
Χρειάζεται περισσότερη δουλειά για να μπορέσουμε να πούμε ότι το πρόβλημα της ηλιακής θέρμανσης έχει λυθεί, αλλά τώρα, χάρη στο έργο του Daniele, οι ηλιακοί φυσικοί έχουν την πρώτη τους μέτρηση αυτής της διαδικασίας.
«Αυτή είναι μια επιστημονική πρωτιά. Αυτή η εργασία αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός στην επίλυση του προβλήματος της στεφανιαίας θέρμανσης», λέει ο Daniel Müller, Επιστήμονας του Έργου.
Το Solar Orbiter είναι μια διαστημική αποστολή διεθνούς συνεργασίας μεταξύ της ESA και NASAπου διαχειρίζεται η ESA.
Διαβάστε επίσης:
Μπορούν οι επιτόπιες δοκιμές νηφαλιότητας να εντοπίσουν οδηγούς υπό την επίδραση της κάνναβης;
3.000 εικόνες Orbiter παράγουν άνευ προηγουμένου Άτλαντα του Άρη
