Raziskovalci so preučevali turbulenco v Sončevi koroni z uporabo radio signale, ki jih na Zemljo pošilja ultra-nizkocenovnik marec orbiter ko Zemlja in marec bili v konjunkciji na nasprotnih straneh Sonca (konjunkcija se običajno zgodi enkrat na približno dve leti). The radio signali iz orbiter je šel skozi sončno koronsko območje na bližnji razdalji 10 Rʘ (1 Rʘ = sončna polmeri = 696,340 km). Frekvenčni ostanek prejetega signala je bil analiziran, da bi dobili spekter koronalne turbulence. Zdelo se je, da so ugotovitve skladne s Parkerjevimi ugotovitvami in situ Solar Sonda. Ta študija je ponudila zelo poceni priložnost za preučevanje dinamike v koronarni regiji (če ni bilo zelo visokih stroškov in situ sončna sonda) in nov vpogled v raziskovanje turbulenc v sončna koronalni regiji z uporabo radijskih signalov, ki jih pošilja a marec orbiter na Zemljo lahko pomaga izboljšati napovedovanje sončna dejavnost, ki je velikega pomena za oblike življenja in civilizacijo na Zemlji.
O marec Indijska orbiterska misija (MOM). Vesolje Raziskovalna organizacija (ISRO) je bil izstreljen 5. novembra 2013 z načrtovano življenjsko dobo 6 mesecev. Daleč je presegel svojo življenjsko dobo in je trenutno v fazi podaljšane misije.
Skupina raziskovalcev je uporabila radijske signale iz orbiter študirati sončna korona, ko Zemlja in marec bili na nasprotnih straneh Sonca. V obdobjih konjunkcije, ki se običajno zgodi enkrat na približno dve leti, radijski signali iz orbiterja prečkajo sončna koronalno območje tako blizu 10 Rʘ (1 Rʘ = sončna polmeri = 696,340 km) helio-nadmorska višina od središča Sonca in daje možnosti za študij sončna dinamiko.
O sončna korona je območje, kjer lahko temperatura doseže več milijonov stopinj Celzija. Sončni vetrovi izvirajo in pospešujejo v tej regiji ter zajamejo medplanetarne prostori ki oblikujejo magnetosfero planetov in vplivajo na prostor vreme v bližini Zemlje. Študij tega je pomemben imperativ1. Imeti sondo in situ bi bilo idealno, vendar uporaba radijskih signalov (ki jih prenašajo vesoljska plovila in prejmejo na Zemlji po potovanju skozi koronalno regijo predstavljajo odlično alternativo.
V nedavnem prispevku2 objavljeno v Monthly Notices of Royal Astronomical Society, so raziskovalci preučevali turbulence v sončnem koronalnem območju v obdobju upadajoče faze sončnega cikla in poročali, da se sončni vetrovi pospešujejo in da se njegov prehod iz subalvenskega v superalvenski tok zgodi okoli 10–15. Rʘ. Dosegajo nasičenost na sorazmerno nižjih helio višinah v primerjavi z obdobjem visoke sončne aktivnosti. Mimogrede, zdi se, da je ta ugotovitev podprta z neposrednim opazovanjem sončne korone s strani Parker Probe3 kot dobro.
Ker je sončna korona nabit plazemski medij in ima notranjo turbulenco, uvaja disperzivne učinke v parametre elektromagnetnih radijskih valov, ki potujejo skozi njo. Turbulenca v koronalnem mediju povzroči nihanja gostote plazme, ki se registrirajo kot nihanja v fazi radijskih valov, ki se pojavljajo skozi ta medij. Tako radijski signali, prejeti na zemeljski postaji, vsebujejo podpis propagacijskega medija in se spektralno analizirajo, da se izpelje turbulenčni spekter v mediju. To je osnova tehnike koronalnega radiosondiranja, ki jo vesoljsko plovilo uporablja za preučevanje koronalnih regij.
Dopplerjev frekvenčni ostanki, dobljeni iz signalov, se spektralno analizirajo, da dobimo spekter koronalne turbulence na heliocentričnih razdaljah med 4 in 20 Rʘ. To je regija, kjer se sončni veter predvsem pospešuje. Spremembe turbulenčnega režima se dobro odražajo v vrednostih spektralnih indeksov spektra časovnih frekvenčnih nihanj. Opaženo je, da se je spekter moči turbulence (časovni spekter frekvenčnih nihanj) na nižji heliocentrični razdalji (<10 Rʘ) sploščil na območjih z nižjimi frekvencami z nižjim spektralnim indeksom, ki ustreza območju pospeška sončnega vetra. Nižje vrednosti spektralnega indeksa bližje Sončevi površini označujejo režim vnosa energije, kjer je turbulenca še premalo razvita. Za večje heliocentrične razdalje (> 10Rʘ) se krivulja strmi s spektralnim indeksom blizu 2/3, kar kaže na inercialne režime razvite turbulence tipa Kolmogorov, kjer se energija prenaša s kaskadno.
Splošne značilnosti spektra turbulence so odvisne od dejavnikov, kot so faza cikla sončne aktivnosti, relativna razširjenost sončnih aktivnih območij in koronalne luknje. To delo, ki temelji na podatkih MOM, poroča o vpogledu v šibke maksimume sončnega cikla 24, ki je zabeležen kot svojevrsten sončni cikel glede na splošno nižjo aktivnost kot drugi prejšnji cikli.
Zanimivo je, da ta študija dokazuje zelo poceni način za raziskovanje in spremljanje turbulence v sončni koronalni regiji z uporabo metode radijskega sondiranja. To je lahko zelo koristno pri spremljanju sončne aktivnosti, ki je lahko ključnega pomena pri napovedovanju vseh pomembnih sončnih vremenskih razmer, zlasti v bližini Zemlje.
***
Reference:
- Prasad U., 2021. Vesolje Vreme, motnje sončnega vetra in radijski izbruhi. Znanstveni evropski. Objavljeno 11. februarja 2021. Dostopno na http://scientificeuropean.co.uk/sciences/space/space-weather-solar-wind-disturbances-and-radio-bursts/
- Jain R., sod 2022. Študija o sončni koronalni dinamiki med fazo post-maxima sončnega cikla 24 z uporabo radijskih signalov v S-pasu iz misije indijskega orbiterja Mars. Mesečna obvestila Royal Astronomical Society, stac056. Prejeto v izvirni obliki 26. septembra 2021. Objavljeno 13. januarja 2022. DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stac056
- J. C. Kasper in sod. Sončna sonda Parker vstopi v magnetno prevladujočo sončno korono. fiz. Rev. Lett. 127, 255101. Prejeto 31. oktobra 2021. Objavljeno 14. decembra 2021. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.255101
***
