В феврале 2020 года исполнилось 10 лет службы в космосе одного из самых значимых космических аппаратов - Обсерватории солнечной динамики (SDO).
В течение последнего десятилетия аппарат постоянно следил за Солнцем, изучая изменения его активности и космической погоды - динамических условий в космосе, которые влияют на всю Солнечную систему, включая нашу Землю.
С момента запуска, который состоялся 11 февраля 2010 года, SDO получила миллионы научных изображений нашего светила, предоставив учёным новое понимание его работы.
Измерения характеристик Солнца - от внутренних областей до атмосферы, магнитного поля и выхода энергии - в значительной степени способствовали пониманию работы нашей ближайшей звезды.
Кроме того, изображения Солнца, полученные SDO, давно стали знаковыми - если вы когда-нибудь видели показанную крупным планом активность на Солнце, то, скорее всего, это были изображения от Обсерватории солнечной динамики.
Долгая служба SDO в космосе позволила ей наблюдать почти весь 11-летний цикл активности Солнца. Вот несколько основных достижений космической обсерватории за эти годы.
1) Фантастические вспышки
SDO была свидетелем бесчисленных гигантских вспышек плазмы, извергаемых с солнечной поверхности, многие снимки которых стали известными иллюстрациями неистового нрава нашей звезды.
В первые полтора года своей работы SDO наблюдала около 200 солнечных вспышек, что позволило учёным выявить закономерность. Они заметили, что около 15% вспышек имеют "позднюю фазу", которая длится от нескольких минут до нескольких часов после первоначальной вспышки.
Учёные исследовали этот особый класс вспышек, чтобы понять, сколько вырабатывается энергии при солнечных извержениях.
2) Солнечные торнадо
В феврале 2012 года SDO получила снимки странных плазменных торнадо на поверхности Солнца. Более поздние наблюдения показали, что эти торнадо, создаваемые вихрями из закрученной магнитными полями плазмы, могут вращаться со скоростью до 300000 км в час.
Для сравнения - на Земле смерчи достигают скорости всего 483 км в час.
3) Гигантские волны
Бурлящее море плазмы на поверхности Солнца может создавать гигантские волны, которые движутся вокруг Солнца со скоростью до 4,8 миллионов км в час.
Эти волны, названные EIT-волнами в честь одноимённого прибора на другом следящем за Солнцем космическом аппарате под названием Солнечная и гелиофизическая обсерватория (SOHO), который впервые их обнаружил, были получены SDO с высоким разрешением в 2010 году.
Впервые наблюдения показали, как волны движутся по поверхности светила. Учёные предполагают, что эти волны вызваны выбросами корональной массы, которые извергают сгустки плазмы с поверхности Солнца в Солнечную систему.
4) Нагретые кометы
На протяжении многих лет Обсерватория наблюдала за двумя кометами, пролетающими мимо Солнца. В декабре 2011 года комета Лавджоя прошла в 830000 км от поверхности Солнца, испытав при этом интенсивный нагрев.
В 2013 году комета ISON разрушилась после приближения к Солнцу. Благодаря таким наблюдениям SDO предоставила учёным новую информацию о взаимодействии Солнца с кометами.
5) Глобальная циркуляция
Не имея твёрдой поверхности, всё Солнце непрерывно течёт из-за вращения и интенсивного жара, пытающегося вырваться наружу.
Движение в средних широтах представляет собой крупномасштабную циркуляцию, называемую меридиональной циркуляцией. Наблюдения SDO показали, что эти циркуляции гораздо сложнее, чем первоначально думали учёные, и связаны с образованием солнечных пятен.
Эти паттерны циркуляции могут даже объяснить, почему иногда в одном полушарии может быть больше солнечных пятен, чем в другом.
6) Предсказание будущего
Извержения солнечного вещества при выбросах корональной массы и солнечный ветер, пронизывающий Солнечную систему... Их взаимодействие с магнитной средой Земли способно вызвать изменения космической погоды, что может быть опасным для космических аппаратов и астронавтов.
Используя данные SDO, учёные работают над моделированием траектории движения выбросов корональной массы в Солнечной системе, чтобы научиться предсказывать их потенциальное влияние на Землю.
Длительный базовый период наблюдений за Солнцем также помог учёным разработать дополнительные компьютерные модели для прогнозирования корональных выбросов.
7) Корональные затемнения
Тонкая раскалённая внешняя атмосфера Солнца (корона) местами иногда тускнеет. Учёные, исследующие корональные затемнения, обнаружили, что они связаны с выбросами корональной массы, являющимися основными причинами серьёзных явлений космической погоды, которые могут вывести из строя спутники и нанести вред астронавтам.
Используя статистический анализ большого числа событий, наблюдаемых с помощью SDO, учёные смогли рассчитать массу и скорость выбросов корональной массы, направленных к Земле, которые являются наиболее опасным типом выбросов.
Выявив связь между корональными затемнениями и размерами корональных выбросов, учёные надеются на будущую возможность изучения явлений космической погоды вокруг других звёзд, которые слишком далеки для непосредственного измерения их корональных выбросов.
8) Смерть и рождение солнечного цикла
За десять лет наблюдений Обсерватория охватила почти полный 11-летний солнечный цикл. С начала 24-го солнечного цикла SDO наблюдала за нарастанием активности Солнца до максимума, а затем за её уменьшением до текущего солнечного минимума.
Эти многолетние наблюдения помогают учёным определить признаки, которые сигнализируют о завершении одного солнечного цикла и наступлении следующего.
9) Корональные дыры на полюсах
Время от времени на поверхности Солнца появляются большие тёмные пятна, называемые корональными дырами, с крайне слабым ультрафиолетовым излучением.
Связанные с магнитным полем Солнца, дыры зависят от его цикла, увеличиваясь при солнечном максимуме.
Когда они формируются в верхней и нижней областях Солнца, их называют полярными корональными дырами, и учёные отслеживают их исчезновение, чтобы определить изменения в магнитном поле Солнца - это ключевой показатель того, что солнечный цикл перевалил за свой максимум.
10) Новый тип магнитных взрывов
В декабре 2019 года наблюдения Обсерватории позволили учёным обнаружить совершенно новый тип магнитного взрыва. Этот особый тип, называемый спонтанным магнитным переподключением (в отличие от ранее наблюдавшихся более общих форм магнитного переподключения), помог подтвердить теорию десятилетней давности.
Кроме того, это может помочь учёным лучше прогнозировать космическую погоду и привести к прорывам в экспериментах с плазмой и по управляемому термоядерному синтезу.
Все инструменты Обсерватории солнечной динамики находятся в хорошем состоянии и в потенциале могут прослужить ещё не менее десяти лет.
Через 10 лет к SDO присоединится новая космическая миссия - Solar Orbiter (Солнечный спутник).
Благодаря наклонной орбите Solar Orbiter сможет наблюдать полярные регионы Солнца, для которых SDO имеет ограниченный охват.
Кроме того, Solar Orbiter будет оснащён дополнительными инструментами, которые позволят двум миссиям работать вместе, создавая трёхмерные изображения структур, расположенных глубже видимой поверхности Солнца и давая учёным ещё больше информации о солнечной активности в предстоящие годы.
Источник: http:// www.nasa.gov/ feature/ goddard/ 2020/ ten-things-we-ve- learned-about-the-sun- from-nasa-s-sdo-this-decade