Vědci studovali turbulence ve sluneční koroně pomocí rádio signály vysílané na Zemi ultra-nízkou cenou Mars orbiter když Země a Mars byly v konjunkci na opačných stranách Slunce (ke konjunkci obvykle dochází přibližně jednou za dva roky). The rádio signály z orbiter prošel oblastí koróny Slunce v těsné vzdálenosti 10 Rʘ (1 Rʘ = sluneční poloměry = 696,340 XNUMX km). Frekvenční reziduum přijatého signálu bylo analyzováno pro získání spektra koronální turbulence. Nálezy se zdály být v souladu s in-situ nálezy Parkera Sluneční Sonda. Tato studie poskytla velmi levnou příležitost studovat dynamiku v koronální oblasti (při absenci velmi vysokých nákladů in-situ sluneční sonda) a nový pohled na to, jak zkoumat turbulence v sluneční koronální oblasti pomocí rádiových signálů vysílaných a Mars orbiter k Zemi může pomoci zlepšit předpověď sluneční činnost, která má velký význam pro formy života a civilizaci na Zemi.
Projekt Mars Orbiter Mission (MOM) v Indii space Výzkumná organizace (ISRO) byla spuštěna 5. listopadu 2013 s plánovanou dobou trvání mise 6 měsíců. Zdaleka překročila svou životnost a v současné době je ve fázi prodloužené mise.
Tým výzkumníků použil rádiové signály z orbiter studovat sluneční koróna, když Země a Mars byly na opačných stranách Slunce. Během období konjunkce, ke kterým obvykle dochází přibližně jednou za dva roky, prochází rádiové signály z orbiteru sluneční koronální oblast tak blízko jako 10 Rʘ (1 Rʘ = sluneční poloměr = 696,340 XNUMX km) helio-nadmořská výška od středu Slunce a dává příležitosti ke studiu sluneční dynamika.
Projekt sluneční Koróna je oblast, kde teplota může dosahovat až několika milionů stupňů Celsia. Sluneční větry vznikají a zrychlují se v této oblasti a pohlcují meziplanetární prostory které utvářejí magnetosféru planet a ovlivňují prostor počasí v blízkosti Země. Studium tohoto je důležitým imperativem1. Mít sondu in-situ by bylo ideální, ale použití rádiových signálů (vysílaných kosmickou lodí a přijatých na Zemi po cestování koronální oblastí poskytuje vynikající alternativu).
V nedávném článku2 publikované v Monthly Notices of Royal Astronomical Society, vědci studovali turbulence ve sluneční koronální oblasti během období klesající fáze slunečního cyklu a uvádějí, že sluneční větry se zrychlují a jejich přechod ze subalfvenického na super-alfvenické proudění nastává kolem 10.–15. Rʘ. Dosahují nasycení při poměrně nižších helio-nadmořských výškách ve srovnání s obdobím vysoké sluneční aktivity. Mimochodem, toto zjištění se zdá být podpořeno přímým pozorováním sluneční korony Parker Probe3 stejně.
Vzhledem k tomu, že sluneční koróna je nabité plazmatické médium a má vlastní turbulenci, zavádí disperzní efekty v parametrech elektromagnetických rádiových vln, které jí procházejí. Turbulence v koronálním prostředí způsobuje kolísání hustoty plazmatu, které je registrováno jako kolísání fáze rádiových vln vystupujících tímto prostředím. Rádiové signály přijaté na pozemní stanici tedy obsahují signaturu šířícího se média a jsou spektrálně analyzovány pro odvození spektra turbulence v médiu. To tvoří základ koronální radiosondové techniky, kterou kosmická loď používá ke studiu koronálních oblastí.
Dopplerovské frekvenční rezidua získané ze signálů jsou spektrálně analyzovány za účelem získání spektra koronální turbulence na heliocentrických vzdálenostech v rozmezí 4 až 20 Rʘ. To je oblast, kde se sluneční vítr primárně zrychluje. Změny v režimu turbulence se dobře odrážejí v hodnotách spektrálních indexů spektra fluktuace časové frekvence. Bylo pozorováno, že výkonové spektrum turbulence (časové spektrum frekvenčních fluktuací) v nižší heliocentrické vzdálenosti (<10 Rʘ) se zploštilo v oblastech nižších frekvencí s nižším spektrálním indexem, který odpovídá oblasti zrychlení slunečního větru. Nižší hodnoty spektrálního indexu blíže k povrchu Slunce označují režim vstupu energie, kde je turbulence stále nedostatečně rozvinutá. Pro větší heliocentrické vzdálenosti (> 10Rʘ) je křivka strmější se spektrálním indexem blízkým 2/3, což svědčí pro inerciální režimy rozvinuté turbulence Kolmogorova typu, kde je energie přenášena kaskádovitě.
Celkové rysy spektra turbulence závisí na faktorech, jako je fáze cyklu sluneční aktivity, relativní převaha solárně aktivních oblastí a koronální díry. Tato práce založená na datech MOM uvádí pohled na slabá maxima slunečního cyklu 24, který je zaznamenán jako zvláštní sluneční cyklus z hlediska celkově nižší aktivity než jiné předchozí cykly.
Je zajímavé, že tato studie ukazuje velmi levný způsob, jak zkoumat a monitorovat turbulence ve sluneční koronální oblasti pomocí metody rádiového sondování. To může být nesmírně užitečné při udržování přehledu o sluneční aktivitě, která zase může být klíčová při předpovídání veškerého důležitého slunečního počasí, zejména v blízkosti Země.
***
Reference:
- Prasad U., 2021. space Počasí, poruchy slunečního větru a rádiové výboje. Vědecký Evropan. Publikováno 11. února 2021. Dostupné na http://scientificeuropean.co.uk/sciences/space/space-weather-solar-wind-disturbances-and-radio-bursts/
- Jain R., et al 2022. Studie o solární koronální dynamice během post-maximální fáze slunečního cyklu 24 pomocí rádiových signálů v pásmu S z indické mise orbiteru Mars. Měsíční oznámení Královské astronomické společnosti, stac056. Přijato v původní podobě 26. září 2021. Publikováno 13. ledna 2022. DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stac056
- J. C. Kasper a kol. Sonda Parker Solar Probe vstupuje do magneticky ovládané sluneční koróny. Phys. Rev. Lett. 127, 255101. Přijato 31. října 2021. Publikováno 14. prosince 2021. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.255101
***
