Cercetătorii au studiat turbulențele din coroana Soarelui folosind radio semnale trimise pe Pământ de către cei ultra-low-cost martie Orbiter când Pământul şi martie au fost în conjuncție pe părțile opuse ale Soarelui (conjuncția are loc de obicei o dată la aproximativ doi ani). The radio semnale de la Orbiter trecuse prin regiunea coroanei Soarelui la o distanță apropiată de 10 Rʘ (1 Rʘ = solar razele = 696,340 km). Frecvența reziduală a semnalului recepționat a fost analizată pentru a obține spectrul de turbulență coronală. Constatările păreau să fie în concordanță cu constatările in situ ale lui Parker Solar Sondă. Acest studiu a oferit o oportunitate foarte ieftină de a studia dinamica în regiunea coronară (în absența unui cost foarte ridicat in situ solar sonda) și o nouă perspectivă asupra modului în care investigarea turbulenței în solar regiunea coronală folosind semnale radio transmise de a martie Orbiter pe Pământ poate ajuta la îmbunătățirea predicției solar activitate care are o mare importanță pentru formele de viață și civilizația de pe Pământ.
martie Orbiter Mission (MOM) din India Spaţiu Organizația de cercetare (ISRO) a fost lansat la 5 noiembrie 2013 cu o durată de viață planificată a misiunii de 6 luni. Și-a depășit cu mult durata de viață și se află în prezent în faza de misiune extinsă.
O echipă de cercetători a folosit semnale radio de la Orbiter pentru a studia solar corona când Pământul și martie se aflau pe laturile opuse ale Soarelui. În timpul perioadelor de conjuncție, care se întâmplă de obicei o dată la aproximativ doi ani, semnalele radio de la orbiter traversează solar regiunea coronală cât mai aproape de 10 Rʘ (1 Rʘ = solar raze = 696,340 km) helio-altitudine de la centrul Soarelui și oferă oportunități de studiu solar dinamica.
solar corona este regiunea în care temperatura poate ajunge la câteva milioane de grade Celsius. Vânturile solare își au originea și accelerează în această regiune și înghitesc interplanetari spații care modelează magnetosfera planetelor și afectează spaţiu vremea mediului aproape de Pământ. Studierea acestui lucru este un imperativ important1. A avea o sondă in-situ ar fi ideal, totuși utilizarea semnalelor radio (transmise de nave spațiale și primite pe Pământ după călătoria prin regiunea coronară oferă o alternativă excelentă.
În lucrarea recentă2 publicat în Monthly Notices of Royal Astronomical Society, cercetătorii au studiat turbulențele din regiunea coronală solară în timpul unei perioade de scădere a fazei ciclului solar și raportează că vânturile solare se accelerează și tranziția sa de la fluxul subalfvenic la cel superalfvenic are loc în jurul orelor 10-15. Rʘ. Ele ating saturația la o helio-altitudine comparativ mai mică în comparație cu perioada de activitate solară ridicată. De altfel, această constatare pare să fie susținută de observarea directă a coronei solare de către Parker Probe3 de asemenea.
Deoarece corona solară este un mediu de plasmă încărcat și are turbulență intrinsecă, ea introduce efecte de dispersie în parametrii undelor radio electromagnetice care călătoresc prin ea. Turbulența în mediul coronal produce fluctuații ale densității plasmei care se înregistrează ca fluctuații în faza undelor radio care apar prin acel mediu. Astfel, semnalele radio primite la stația de la sol conțin semnătura mediului de propagare și sunt analizate spectral pentru a obține spectrul de turbulență în mediu. Aceasta formează baza tehnicii de radio-sunet coronal care a fost folosită de nava spațială pentru a studia regiunile coronale.
Reziduurile de frecvență Doppler obținute din semnale sunt analizate spectral pentru a obține spectrul de turbulență coronară la distanțe heliocentrice cuprinse între 4 și 20 Rʘ. Aceasta este regiunea în care vântul solar este în principal accelerat. Modificările regimului de turbulență sunt bine reflectate în valorile indicelui spectral al spectrului de fluctuație a frecvenței temporale. Se observă că spectrul de putere de turbulență (spectrul temporal al fluctuațiilor de frecvență) la o distanță heliocentrică mai mică (<10 Rʘ), s-a aplatizat la regiuni cu frecvențe mai mici cu indice spectral mai mic, ceea ce corespunde regiunii de accelerație a vântului solar. Valorile mai mici ale indicelui spectral mai aproape de suprafața Soarelui denotă regimul de intrare de energie în care turbulența este încă subdezvoltată. Pentru distanțe heliocentrice mai mari (> 10Rʘ), curba se înclină cu indice spectral aproape de 2/3, ceea ce indică regimurile inerțiale ale turbulenței dezvoltate de tip Kolmogorov unde energia este transportată prin cascadă.
Caracteristicile generale ale spectrului de turbulență depind de factori precum faza ciclului activității solare, prevalența relativă a regiunilor active solare și găurile coronale. Această lucrare bazată pe datele MOM raportează o perspectivă asupra maximelor slabe ale ciclului solar 24, care este înregistrat ca un ciclu solar particular în ceea ce privește activitatea generală mai scăzută decât alte cicluri anterioare.
Interesant, acest studiu demonstrează o modalitate foarte ieftină de a investiga și monitoriza turbulențele în regiunea coronală solară prin utilizarea metodei de sondare radio. Acest lucru poate fi extrem de util pentru a păstra o filă asupra activității solare, care, la rândul său, poate fi crucială în prezicerea vremii solare importante, în special în vecinătatea Pământului.
***
Referinte:
- Prasad U., 2021. Spaţiu Vremea, tulburările vântului solar și exploziile radio. științific european. Publicat 11 februarie 2021. Disponibil la adresa http://scientificeuropean.co.uk/sciences/space/space-weather-solar-wind-disturbances-and-radio-bursts/
- Jain R., et al 2022. Un studiu asupra dinamicii coroanei solare în timpul fazei post-maxima a ciclului solar 24 folosind semnale radio în bandă S de la misiunea indiană a orbiterului Marte. Avize lunare ale Royal Astronomical Society, stac056. Primit în formă originală 26 septembrie 2021. Publicat 13 ianuarie 2022. DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stac056
- J. C. Kasper şi colab. Sonda solară Parker intră în corona solară dominată magnetic. Fiz. Rev. Lett. 127, 255101. Primit 31 octombrie 2021. Publicat 14 decembrie 2021. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.255101
***
