Dzięki nowo przechylonej orbicie wokół Słońca, Europejska Agency Kosmicznej, statek kosmiczny Orbiter Solar Orbiter jest pierwszym, który wyobraża sobie słupy Słońca spoza płaszczyzny ekliptycznej. Unikalny kąt widzenia Orbiter Słonecznego zmieni nasze zrozumienie pola magnetycznego Słońca, cyklu słonecznego i działań kosmicznych.
Każdy obraz, jaki kiedykolwiek widziałeś o słońcu, został zrobiony z równika Słońca. Wynika to z faktu, że Ziemia, inne planety i wszystkie inne nowoczesne statki kosmiczne orbitują słońce w płaskiej płycie wokół Słońca zwanego płaszczyzną ekliptyczną. Odchylając orbitę z tej płaszczyzny, Orbiter Solar odsłania słońce z zupełnie nowego punktu widzenia.
Film zatytułowany „Solarorbiter Solarorbiter Sun South Bilar” porównuje widok Orbiter Słonecznego (w kolorze żółtym) z tym z Ziemi (Gray), 23 marca 2025 r. W tym czasie Orbiter Solaru przeglądał słońce pod kątem 17 ° poniżej równika słonecznego, wystarczającą, aby bezpośrednio zobaczyć południowy słup słońca. W nadchodzących latach statek kosmiczny jeszcze bardziej przechyli swoją orbitę, więc najlepsze poglądy jeszcze nadejdą.
„Dzisiaj ujawniamy pierwsze w historii poglądy ludzkości na słupie słoneczne”-mówi prof. Carole Mundell, dyrektor nauki ESA. „Słońce jest naszą najbliższą gwiazdą, dawcą życia i potencjalnym zakłóceniami współczesnych systemów przestrzeni i mocy naziemnej, więc konieczne jest, abyśmy zrozumieli, jak to działa i uczyć się przewidywać jego zachowanie. Te nowe unikalne poglądy z naszej misji Orbiter Solar są początkiem nowej ery nauki słonecznej”.
Wszystkie oczy na południowym biegunie słońca
Kolaż pokazuje słup południowy Słońca, jak zarejestrowano w dniach 16-17 marca 2025 r., Kiedy Orbiter Słoneczny oglądał słońce pod kątem 15 ° poniżej równika słonecznego. Była to pierwsza kampania obserwacyjna wysokiego kątów misji, kilka dni przed osiągnięciem obecnego maksymalnego kąta oglądania 17 °.
Obrazy pokazane w kolażu zostały wykonane przez trzy instrumenty naukowe Orbitera Słonecznego: Polariimetryczne i heliosesmiczne Imager (PHI), ekstremalny obraz ultrafioletowy (EUI) oraz obrazowanie spektralne środowiska koronalnego (SPICE). Kliknij obraz, aby powiększyć i zobaczyć wersje wideo danych.
„Nie wiedzieliśmy, czego dokładnie można oczekiwać od tych pierwszych obserwacji – Słońce są dosłownie terra incognita” – mówi prof. Sami Solanki, który kieruje zespołem instrumentów PHI z Max Plancka Institute for Solar System Research (MPS) w Niemczech.
Każdy z instrumentów obserwuje słońce w inny sposób. Phi obrazuje słońce w świetle widzialnym (po lewej górnej części kolażu) i mapuje pole magnetyczne powierzchniowe Słońca (górny środek). EUI wyobraża sobie słońce w świetle ultrafioletowym (po prawej górnej części), ujawniając gaz naładowany przez milion stopni w zewnętrznej atmosferze Słońca, Corona. Instrument przypraw (dolny rząd) oddaje światło pochodzące z różnych temperatur naładowanego gazu nad powierzchnią Słońca, ujawniając w ten sposób różne warstwy atmosfery słonecznej.
Porównując i analizując uzupełniające się obserwacje dokonane przez te trzy instrumenty obrazowe, możemy dowiedzieć się, jak materiał porusza się w zewnętrznych warstwach słonecznych. Może to ujawnić nieoczekiwane wzorce, takie jak wiry polarne (wirujący gaz) podobne do tych widzianych wokół biegunów Wenus i Saturna.
Te przełomowe nowe obserwacje są również kluczem do zrozumienia pola magnetycznego Słońca i dlaczego odwraca się mniej więcej co 11 lat, zbiegając się z szczytem aktywności słonecznej. Obecne modele i prognozy 11-letniego cyklu słonecznego nie są w stanie przewidzieć dokładnie, kiedy i jak silnie słońce osiągnie najbardziej aktywny stan.
Niechlujny magnetyzm w maksimum słonecznym
Jednym z pierwszych odkryć naukowych z obserwacji Polar Orbiter Solar Orbiter jest odkrycie, że na biegunie południowym pole magnetyczne Słońca jest obecnie bałaganem. Podczas gdy normalny magnes ma wyraźny biegun północny i południowy, pomiary pola magnetycznego instrumentu PHI pokazują, że zarówno pola magnetyczne polarności północnej, jak i południowej są obecne na biegunie południowym Słońca.
Dzieje się tak tylko przez krótki czas podczas każdego cyklu słonecznego, przy maksimum słonecznym, gdy pole magnetyczne słońca odwraca się i jest najbardziej aktywne. Po odwróceniu pola jedna polaryzacja powinna powoli gromadzić się i przejąć słupy słoneczne. Za 5-6 lat słońce osiągnie następne minimum słoneczne, podczas którego jego pole magnetyczne jest najbardziej uporządkowane, a słońce wykazuje najniższy poziom aktywności.
„To, jak dokładnie nastąpi to gromadzenie się, wciąż nie jest w pełni zrozumiane, więc orbiter słoneczny osiągnął wysokie szerokości geograficzne we właściwym czasie, aby przestrzegać całego procesu z jego unikalnej i korzystnej perspektywy”, zauważa Sami.
Pogląd Phi na pole magnetyczne pełnego Słońca umieszcza te pomiary w kontekście (patrz „Phi_South-Poole-Bmap” i „Phi_Global-Bmap_20250211-20250429”). Im ciemniejszy kolor (czerwony/niebieski), tym silniejsze pole magnetyczne znajduje się wzdłuż linii wzroku od orbitera słonecznego do słońca.
Najsilniejsze pola magnetyczne znajdują się w dwóch pasmach po obu stronach równika Słońca. Ciemnoczerwone i ciemnoniebieskie regiony podkreślają aktywne regiony, w których pole magnetyczne koncentruje się w plamach słonecznych na powierzchni Słońca (fotosphere).
Tymczasem zarówno bieguny południowe, jak i północne Słońca są nakrapiane czerwonymi i niebieskimi łatami. To pokazuje, że w małych skalach pole magnetyczne Słońca ma złożoną i ciągle zmieniającą się strukturę.
Spice mierzy ruch po raz pierwszy
Kolejny interesujący „pierwszy” dla orbitera słonecznego pochodzi z instrumentu przypraw. Będąc spektrografem obrazującym, Spice mierzy światło (linie spektralne) wysyłane przez określone pierwiastki chemiczne – wśród których wodór, węgiel, tlen, neon i magnez – w znanych temperaturach. Przez ostatnie pięć lat Spice wykorzystała to, aby ujawnić to, co dzieje się w różnych warstwach nad powierzchnią Słońca.
Teraz po raz pierwszy zespół Spice udało się również użyć precyzyjnego śledzenia linii spektralnych do pomiaru szybkiego ruchu materiału słonecznego. Jest to znane jako „pomiar Dopplera”, nazwany na cześć tego samego efektu, który sprawia, że przechodzące syreny karetki zmieniają wysokość.
Powstała mapa prędkości ujawnia, w jaki sposób materiał słoneczny porusza się w określonej warstwie słońca. Porównując mapy Dopplera i intensywności przypraw, możesz bezpośrednio porównać położenie i ruch cząstek (jonów węglowych) w cienkiej warstwie zwanej „regionem przejściowym”, gdzie temperatura słońca gwałtownie wzrasta z 10 000 ° C do setek tysięcy stopni.
Mapa intensywności przypraw ujawnia lokalizacje kępy jonów węglowych. Mapa Dopplera Spice zawiera niebieskie i czerwone kolory, aby wskazać, jak szybko jony węglowe poruszają się odpowiednio w kierunku statku kosmicznego Orbiter Solar. Ciemniejsze niebieskie i czerwone plastry są powiązane z materiałami płynącymi szybciej z powodu małych pióropuszy lub dysz.
Co najważniejsze, pomiary Dopplera mogą ujawnić, w jaki sposób cząsteczki są wyrzucane ze słońca w postaci wiatru słonecznego. Odkrywanie, w jaki sposób Słońce produkuje wiatr słoneczny, jest jednym z kluczowych celów naukowych Orbiter Słonecznych.
„Pomiary Dopplera wiatru słonecznego wychodzące z słońca przez prądowe i przeszłe misje kosmiczne zostały utrudnione przez wypasanie się na słupach słonecznych. Pomiary z wysokich szerokości geograficznych, możliwe teraz z orbiterem słonecznym (France).
Najlepsze jest jeszcze nadchodzące
Są to tylko pierwsze obserwacje dokonane przez Orbiter Solar z nowo nachylonej orbity, a znaczna część tego pierwszego zestawu danych wciąż czeka na dalszą analizę. Pełny zestaw danych pierwszego pełnego lotu „Solar Orbiter„ Pole-to-Poole ”za Słońcem ma nadejść na Ziemię do października 2025 r. Wszystkie dziesięć instrumentów naukowych Orbiter Solar Orbiter zbierze bezprecedensowe dane w nadchodzących latach.
„To tylko pierwszy krok„ Schody do Nieba ”Orbitera Słonecznego: w nadchodzących latach statek kosmiczny wyjdzie dalej z płaszczyzny ekliptycznej, aby uzyskać lepsze widoki na regiony polarne Słońca. Te dane przemienią nasze rozumienie dziedziny magnetycznej słonecznej, wiatru słonecznego i aktywności słonecznej,” – zauważa Daniel Müller, ESA.
Uwagi dla redaktorów
Solar Orbiter jest najbardziej złożonym laboratorium naukowym, jakie kiedykolwiek zbadał naszą życiodajną gwiazdę, robiąc zdjęcia Słońca z bliższych niż jakikolwiek statek kosmiczny i jako pierwszy patrzy na jego regiony polarne.
W lutym 2025 r. Orbiter słoneczny oficjalnie rozpoczął część swojej podróży wokół Słońca, przechylając orbitę pod kątem 17 ° w stosunku do równika Słońca. W przeciwieństwie do tego planety i wszystkie inne objawienie statku kosmicznego w płaszczyźnie ekliptycznym, przechylone co najwyżej 7 ° z równika słonecznego.
Jedynym wyjątkiem jest misja ESA/NASA Ulysses (1990-2009), która przeleciała nad słupami Słońca, ale nie nosiła żadnych instrumentów obrazowych. Obserwacje Solar Orbiter uzupełnią Ulissesa, obserwując słupy po raz pierwszy za pomocą teleskopów, oprócz pełnego zestawu czujników in situ, podczas gdy latają znacznie bliżej Słońca. Ponadto orbiter słoneczny będzie monitorować zmiany na biegunach w całym cyklu słonecznym.
Solar Orbiter będzie nadal orbitować wokół Słońca pod tym kątem pochylenia do 24 grudnia 2026 r., Kiedy następny lot obok Wenus przechyli swoją orbitę o 24 °. Od 10 czerwca 2029 r. Statek kosmiczny orbituje słońce pod kątem 33 °. (Przegląd podróży Orbiter Solar About the Sun.)
Solar Orbiter to misja kosmiczna międzynarodowej współpracy między ESA i NASA, obsługiwaną przez ESA. Instrument Polarimetryczne i Helioseismic Imager (PHI) Solar Orbiter jest prowadzony przez Max Planck Institute for Solar System Research (MPS), Niemcy. Ekstremalny instrument Imager Ultraviolet (EUI) jest prowadzony przez Royal Observatory of Belgium (Rob). Obrazowanie spektralne instrumentu środowiska koronalnego (SPICE) jest instrumentem europejskim, prowadzonym przez institut d'strofizique spatiale (IAS) w Paryżu we Francji.