NASA готовит новые научные миссии для изучения радиосигналов Солнца — одного из самых важных и одновременно сложных источников информации о поведении нашей звезды. Исследователи хотят лучше понять, как возникают солнечные радиовсплески, каким образом они связаны со вспышками и выбросами плазмы, а также почему подобные события способны влиять на спутники, связь и энергосистемы на Земле.
Новые проекты должны существенно расширить возможности изучения космической погоды — области науки, которая становится все важнее по мере роста зависимости человечества от космической инфраструктуры.
Солнце постоянно излучает радиоволны
Хотя человеческий глаз видит только свет, Солнце испускает излучение практически во всем электромагнитном спектре.
В том числе:
- радиоволны;
- инфракрасное излучение;
- ультрафиолет;
- рентгеновские лучи;
- гамма-излучение.
Радиоизлучение особенно интересно ученым, поскольку помогает изучать процессы в солнечной атмосфере.
Радиосигналы позволяют «слушать» процессы на Солнце
Разные типы солнечной активности создают различные радиосигналы.
По их особенностям исследователи могут определять:
- движение заряженных частиц;
- магнитные процессы;
- скорость выбросов плазмы;
- развитие солнечных бурь.
Солнечная атмосфера чрезвычайно активна
Внешние слои Солнца состоят из раскаленной плазмы — вещества, в котором электроны отделены от атомных ядер.
Плазма постоянно взаимодействует с магнитными полями.
Именно эти процессы лежат в основе солнечной активности.
Магнитные поля Солнца постоянно перестраиваются
Солнечная поверхность находится в непрерывном движении.
Гигантские потоки плазмы:
- закручивают магнитные линии;
- растягивают их;
- создают области напряжения.
Когда магнитные структуры становятся нестабильными, происходит выброс энергии.
Солнечные вспышки относятся к самым мощным событиям в Солнечной системе
Во время вспышек выделяется колоссальное количество энергии.
Такие события сопровождаются:
- мощным излучением;
- ускорением частиц;
- выбросами плазмы;
- радиовсплесками.
Радиовсплески помогают отслеживать опасные процессы
Во многих случаях радиоизлучение возникает раньше, чем последствия достигают Земли.
Это делает радионаблюдения особенно важными для прогнозирования космической погоды.
Космическая погода влияет на современные технологии
Сильная солнечная активность способна вызывать серьезные проблемы.
Под угрозой оказываются:
- спутники;
- GPS-навигация;
- радиосвязь;
- энергосети;
- космические аппараты;
- авиация на полярных маршрутах.
Солнечные бури уже вызывали реальные аварии
Одним из самых известных примеров считается геомагнитная буря 1989 года, которая привела к масштабному отключению электричества в канадской провинции Квебек.
Современная цивилизация стала намного сильнее зависеть от электроники и спутников, поэтому риски растут.
Самым мощным событием считается «событие Кэррингтона»
В 1859 году произошла чрезвычайно сильная солнечная буря.
Тогда:
- выходили из строя телеграфные системы;
- возникали искры на линиях связи;
- полярные сияния наблюдались далеко от полюсов.
Если подобное событие повторится сегодня, последствия могут оказаться значительно серьезнее.
NASA хочет лучше понимать механизмы возникновения радиосигналов
Новые миссии будут изучать, как именно солнечная плазма создает радиоизлучение.
Это поможет:
- точнее прогнозировать солнечные бури;
- понимать динамику солнечной атмосферы;
- изучать ускорение частиц;
- анализировать магнитные процессы.
Радиоволны особенно полезны для изучения короны Солнца
Корона — это внешняя атмосфера Солнца.
Она крайне разреженная, но при этом намного горячее поверхности звезды.
Температура короны достигает миллионов градусов.
Почему корона горячее поверхности — одна из главных загадок астрофизики
Поверхность Солнца имеет температуру около 5500 градусов Цельсия.
Однако корона нагревается до миллионов градусов.
Ученые до сих пор полностью не понимают механизм такого нагрева.
Радионаблюдения помогают отслеживать движение электронов
Когда высокоэнергетические электроны проходят через плазму, они создают характерные радиосигналы.
По этим сигналам можно изучать:
- скорость частиц;
- плотность плазмы;
- структуру магнитных полей;
- распространение ударных волн.
Некоторые солнечные радиовсплески слышны даже с Земли
При помощи специальных радиоприемников определенные солнечные сигналы можно преобразовывать в звук.
Иногда они напоминают:
- свист;
- щелчки;
- треск;
- быстро меняющиеся тоны.
Атмосфера Земли мешает части радионаблюдений
Некоторые диапазоны радиоволн плохо проходят через атмосферу.
Кроме того, на Земле существует огромное количество радиопомех:
- мобильная связь;
- телевидение;
- спутниковые сигналы;
- радары;
- промышленная электроника.
Поэтому часть наблюдений эффективнее проводить из космоса.
Новые миссии будут использовать спутники и радиоинструменты
NASA рассматривает системы, способные наблюдать Солнце одновременно на разных частотах.
Это позволит получать более полную картину происходящего.
Одновременные наблюдения особенно важны
Разные типы радиоволн возникают на различных высотах солнечной атмосферы.
Наблюдая сразу несколько диапазонов, ученые смогут отслеживать развитие событий практически в реальном времени.
Исследования Солнца сейчас переживают быстрый рост
В последние годы были запущены сразу несколько крупных солнечных миссий.
Среди них:
- Parker Solar Probe;
- Solar Orbiter;
- миссии NOAA по космической погоде.
Parker Solar Probe уже приблизился к Солнцу рекордно близко
Аппарат NASA изучает солнечную корону непосредственно изнутри.
Он помогает исследовать:
- солнечный ветер;
- магнитные поля;
- плазменные процессы;
- нагрев короны.
Solar Orbiter изучает Солнце с необычных углов
Европейско-американская миссия Solar Orbiter позволяет исследовать полярные области Солнца, которые раньше наблюдались плохо.
Солнечный цикл сейчас приближается к максимуму
Активность Солнца меняется примерно каждые 11 лет.
В период максимума увеличивается количество:
- солнечных пятен;
- вспышек;
- выбросов корональной массы;
- магнитных бурь.
Именно поэтому интерес к космической погоде особенно высок.
Спутниковая эпоха делает проблему солнечных бурь намного серьезнее
Сегодня вокруг Земли работают тысячи спутников.
Они обеспечивают:
- интернет;
- навигацию;
- связь;
- прогноз погоды;
- банковские системы;
- военную инфраструктуру.
Сильная солнечная буря способна нарушить работу многих из этих систем.
Высокоэнергетические частицы представляют опасность для людей в космосе.
Особенно это важно для будущих миссий:
- к Луне;
- на окололунные станции;
- к Марсу.
За пределами магнитного поля Земли защита от радиации значительно слабее.
Радиоастрономия становится важнейшим инструментом изучения Солнца
Современные радиотелескопы способны наблюдать процессы, которые трудно увидеть в других диапазонах.
Это позволяет глубже понимать поведение плазмы и магнитных полей.
Ученые хотят научиться предсказывать солнечные бури заранее
Главная цель новых исследований — повышение точности прогнозов.
Даже несколько дополнительных часов предупреждения могут помочь защитить:
- спутники;
- энергосети;
- космические аппараты;
- авиационные маршруты;
- системы связи.
Солнце остается главным фактором космической среды Земли
Несмотря на огромный прогресс науки, многие процессы в солнечной атмосфере до сих пор изучены неполно.
Новые миссии NASA должны помочь ученым лучше понять «радиоголос» Солнца — сложную систему сигналов, через которые наша звезда буквально сообщает о происходящих внутри нее мощных и потенциально опасных процессах.
Источники:
Статья создана по материалам Phys.Org
