Во время седьмого подлета Parker Solar Probe к Солнцу, кульминацией которого стало его самое близкое сближение с нашей звездой, 17 января 2021 года, небесная геометрия предоставила особую возможность. Зонд Parker Solar Probe оказался на той же стороне от Солнца, что и Земля – это означает, что обсерватории на нашей планете могли наблюдать Солнце и влияние солнечного ветра с той же точки зрения, что и Паркер.
«Вместе с мировым научным сообществом команде Parker Solar Probe не терпится увидеть эти новые данные, – сказал Нур Рауафи, научный сотрудник проекта Parker Solar Probe из Лаборатории прикладной физики Джона Хопкинса в Лорел, штат Мэриленд. – Сочетание этого с вкладом обсерваторий по всему миру поможет нам поместить наблюдения Паркера в более широкий контекст и построить полную картину явлений, наблюдаемых в солнечной атмосфере».
Обсерватория солнечной динамики
Обсерватория солнечной динамики НАСА, или SDO, постоянно следит за Солнцем с его выгодной точки на орбите вокруг Земли. SDO захватывает изображения Солнца в крайнем ультрафиолетовом свете – тип света, который невидим для наших глаз – и видимый свет, а также магнитные карты Солнца. Данные SDO могут помочь ученым понять связь между условиями на Солнце и тем, что измеряется в солнечном ветре космическими аппаратами, такими как Parker Solar Probe.
Эти изображения были получены при 211 ангстремах – длине волны экстремального ультрафиолетового света, излучаемого материалом при температуре около 1,7 миллионов градусов. Эта длина волны выделяет как активные области (видимые на изображении как яркие пятна), так и корональные дыры, области открытого магнитного поля на Солнце, из которых мощный солнечный ветер может устремиться в космос. На этой длине волны света корональные дыры выглядят как темные области.
Спектрограф НАСА, или IRIS, захватывает изображения нижних областей атмосферы Солнца в ультрафиолетовом свете, а также спектры, которые определяют количество видимого света на разных длинах волн. Эти изображения, сделанные 17 января, показывают активную область на Солнце, область интенсивных и сложных магнитных полей, которая склонна к взрывам света и солнечного материала. Эта конкретная активная область была предназначена для наблюдений IRIS, основанных на предсказаниях модели, которые предполагали, что силовые линии магнитного поля из этой области могут быть линиями, которые Parker Solar Probe пересечет и измерит во время встречи с ним.
Изображения циклически проходят через световые волны разной длины – соответствующие изображениям с разной высоты над поверхностью Солнца – чтобы выявить особенности в различных областях структуры Солнца. На этом изображении показаны детали от поверхности Солнца до нескольких тысяч миль выше в верхней части хромосферы, области атмосферы Солнца, которая соприкасается с протяженной солнечной атмосферой за ее пределами.
Группа Global Oscillation Network Group, или GONG, Национального научного фонда, представляет собой сеть датчиков изображения Солнца, распределенных по всему миру. Они используют эффект Зеемана – то, как свет расщепляется на несколько длин волн под действием магнитного поля – для создания магнитных карт солнечной поверхности. На этом видео показаны магнитные карты GONG, обновляемые ежечасно с 12 по 23 января 2021 года. Черные области представляют области, где магнитное поле направлено на поверхность Солнца, а белые области – это места, где магнитное поле указывает в космос.
Когда солнечный ветер исходит от Солнца, он уносит с собой солнечное магнитное поле. Но точно определить, какие области на Солнце являются источником солнечного ветра, измеренного космическими аппаратами, такими как Parker Solar Probe, является сложной задачей по нескольким причинам: Солнце вращается, солнечный ветер покидает Солнце с разной скоростью, а сильные магнитные поля около Солнца могут изменить направление солнечного ветра по мере его истечения.
Команда Parker Solar Probe использует магнитные карты GONG, а также данные из обсерватории солнечной динамики НАСА, чтобы делать прогнозы о том, какие области на Солнце посылают линии материала и магнитного поля к космическому кораблю. Установление этих связей между самим Солнцем и солнечным ветром, которые Parker Solar Probe измеряет напрямую, может помочь ученым проследить, как условия на Солнце распространяются в космос.
THEMIS
Трио космических аппаратов НАСА THEMIS – сокращение от Time History of Events and Macroscale Interactions во время Substorms – вращается вокруг Земли для измерения частиц, электрических и магнитных полей в околоземном пространстве. Данные THEMIS помогают исследователям распутать сложные факторы, которые определяют реакцию околоземного космического пространства на динамику магнитного поля Земли, изменения в постоянно исходящем от Солнца солнечном ветре и активность на Солнце.
Эти измерения были выполнены 20 января с помощью THEMIS-E, одного из космических аппаратов на орбите вокруг Земли. Солнечному ветру требуется около двух-трех дней, чтобы пересечь десятки миллионов миль от Солнца до Земли, поэтому солнечный ветер Ветровые условия, наблюдаемые Parker Solar Probe во время его близкого сближения с Солнцем 17 января, не начали влиять на околоземное пространство примерно до 19-20 января.
THEMIS-E начала свой день, путешествуя через радиационные пояса Ван Аллена – концентрические полосы заряженных частиц, вложенных в магнитное поле Земли – по мере приближения к Земле. Затем THEMIS-E отправился обратно через радиационные пояса. Оба прохождения через радиационные пояса отражаются в областях интенсивной окраски в левой нижней части графика в начале дня.
В середине утра THEMIS-E покинула магнитное поле Земли и вошла в магнитослой – область сразу за внешней обращенной к Солнцу границей магнитного поля Земли, где солнечный ветер накапливается при столкновении с магнитным полем Земли. В течение дня порывы солнечного ветра временно раздвигали границы магнитосферы к Земле, а это означало, что THEMIS-E неоднократно покидал магнитослой и снова входил в него. В течение примерно 15 часов – пока его орбита не вернула его обратно в магнитосферу в конце дня – THEMIS-E поочередно наблюдала невозмущенный солнечный ветер за пределами магнитослоя и скопившийся солнечный ветер в магнитослое. Невозмущенный солнечный ветер, наблюдаемый THEMIS-E, был немного медленнее, чем обычно, но также примерно в два раза плотнее обычного солнечного ветра – наблюдения также подтверждены космическими аппаратами NASA Advanced Composition Explorer и Wind.
