Dziś w kierunku Słońca poleciała misja NASA Parker Solar Probe. Sonda zbliży się do naszej gwiazdy na rekordową odległość i dokona bezpośrednich pomiarów w koronie słonecznej. Cztery instrumenty, w które wyposażony jest statek pozwolą rozwiązać wiele zagadek dotyczących Słońca.

Delta IV Heavy startująca z sondą Parker Solar Probe. Jest to jedna z najpotężniejszych obecnie rakiet. Źródło: NASA/Bill Ingalls

W tym wpisie przeczytacie krótko co najbardziej nurtuje heliofizyków i poznacie jeden z sekretów Słońca, który czeka na wyjaśnienie, być może za sprawą tej misji.

Misja Parker Solar Probe ma trzy szczegółowe cele naukowe:

pomiar przepływów energii w koronie słonecznej i wietrze słonecznym
ustalenie struktur i dynamiki plazmy oraz pola magnetycznego u źródeł wiatru słonecznego
odkrycie mechanizmów odpowiedzialnych za przyspieszanie i transport energetycznych cząstek

Problem temperatury korony słonecznej

Jedna z największych zagadek dotyczących Słońca to obserwowane temperatury w jego koronie. Zgodnie ze zdrowym rozsądkiem im dalej od źródła ciepła, tym chłodniej. Nie dotyczy to jednak Słońca. Podczas gdy, powierzchnia gwiazdy - fotosfera - ma temperaturę około 6000 K, a położona nad nią chromosfera dochodzi do temperatury 20 000 K, to temperatura w zewnętrznych warstwach Słońca, koronie, sięga miliona Kelwinów!

Korona słoneczna to zewnętrzna warstwa atmosfery Słońca, która z Ziemi widoczna jest podczas całkowitych zaćmień. Rozciąga się ona na wysokość kilku promieni słonecznych i ma jasność Księżyca w pełni. Stąd też blask fotosfery Słońca uniemożliwia jej prostą obserwację z naszej planety.

Korona słoneczna widoczna podczas całkowitego zaćmienia Słońca w Norwegii w 2015 roku. Źródło: S. Habbal, M. Druckmüller and P. Aniol

Pod koniec XIX wieku odkryto nietypowe silne linie emisyjne w koronie Słońca. Początkowo myślano, że znaleziono w niej nowy pierwiastek, któremu nadano roboczą nazwę koronium. W 1940 roku okazało się jednak, że owe linie odpowiadają silnie zjonizowanemu żelazu, z wytrąconymi 13 elektronami! Tak silna jonizacja atomów oznaczała ogromne temperatury w tym obszarze Słońca i zapoczątkowała czas poszukiwań rozwiązania tajemniczego zjawiska.

Jak wyjaśniano ekstremalną temperaturę korony słonecznej?

Wcześniejsze teorie wskazywały, że za temperaturę korony słonecznej mogą odpowiadać fale uderzeniowe (akustyczne lub magnetohydrodynamiczne), generowane przez konwekcję na powierzchni. Później dominował pogląd, że ciepło jest generowane tak jak w żarówce: zmienne pole magnetyczne indukuje prąd elektryczny w koronie, który podgrzewa znajdujący się w niej materiał..

Na przestrzeni ostatnich lat pojawiało się kilka większych prób wyjaśnienia tego zjawiska. Dziś większość naukowców uważa, że za podgrzewanie korony odpowiada jednocześnie kilka zjawisk. Można postawić pytanie czy korona podgrzewa się jednostajnie wszędzie, czy ciepło jest do niej dostarczane w postaci miniaturowych rozbłysków tzw. nanoflar.

Oba mechanizmy są różne w swej naturze, jednak ciężkie do odróżnienia przy wykonywaniu pomiarów z Ziemi. Każda taka “bomba termiczna” byłaby natychmiast przenoszona na duży obszar atmosfery Słońca, z uwagi na jej dobrą przewodność cieplną.

Artystyczna wizja sondy Parker Solar Probe docierającej w pobliżu Słońca. Źródło: Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory

Parker Solar Probe będzie pierwszym statkiem, który bezpośrednio zbada koronę słoneczną. Sonda zmierzy po raz pierwszy właściwości korony podczas pierwszego peryhelium (najniższego punktu na orbicie) już 3 miesiące po starcie. Znajdzie się wtedy w odległości 0,16 AU od Słońca.

Przełomowa misja

Dotknęliśmy jedynie jednego z pytań na jakie postara się odpowiedzieć sonda Parker Solar Probe. Pomiary plazmy, mechanizmów odpowiedzialnych za wiatr słoneczny w koronie czy rozpędzanie cząstek do relatywistycznych prędkości to inne zagadnienia, którymi zajmą się naukowcy, analizujący w najbliższych latach dane pozyskane przez sondę.

Przeczytaj też:

@customuser
Jeżeli jesteś zainteresowany najnowszymi wieściami z eksploracji kosmosu, obserwuj mnie na Steemit!
Piszę też regularnie dla portalu Urania-Postępy Astronomii