太阳轨道飞行器:将图片转化为物理——太阳“营火”,空间天气,和解体的彗星

太阳风的足迹

太阳轨道飞行器的最新结果显示,该任务首次将太阳表面的事件与航天器周围的行星际空间发生的事情直接联系起来。它还让我们对太阳“营火”、太空天气和解体的彗星有了新的认识。

欧洲航天局太阳轨道飞行器项目科学家丹尼尔·穆勒说:“我对太阳轨道飞行器的表现和保持它和仪器运转的各个团队非常满意。”

“今年在困难的情况下,这是团队的真正努力,现在我们开始看到这些努力得到了回报。”

太阳轨道飞行器的10个科学仪器被分成两组。有6个遥感望远镜和4个现场仪器。遥感仪器观测太阳及其延伸的大气层——日冕。现场仪器测量宇宙飞船周围的粒子,这些粒子由太阳释放出来,被称为太阳风,以及它的磁场和电场。追溯这些粒子和场的起源到太阳表面是太阳轨道飞行器的主要目标之一。

6月15日,太阳轨道飞行器第一次近距离经过太阳,距离太阳7700万公里,遥感和现场仪器都在记录数据。

太阳风的足迹

太阳轨道飞行器的数据使计算撞击航天器的太阳风的来源区域成为可能,并在遥感图像中确定这个“足迹”。在2020年6月研究的一个例子中,脚印位于一个被称为“日冕洞”的区域的边缘,在这里,太阳的磁场延伸到太空中,让太阳风得以流动。

尽管工作是初步的,但到目前为止,它仍然可以超出任何事情。

伦敦帝国理工学院的Tim Horbury说:“我们以前从来没有这样精确地绘制地图。”Tim Horbury是太阳轨道器原位工作组的主席。

篝火物理

太阳能轨道器还有关于该的新信息太阳的'篝火'这捕获了今年早些时候的关注。

该任务的首批图像显示,大量看似微小的太阳爆发在太阳表面爆发。科学家称其为营火,因为与这些事件相关的确切能量尚不清楚。没有这种能量,目前还不清楚它们是否与其他任务观测到的小规模爆发事件相同。让这一切如此引人注目的是,长期以来人们一直认为太阳上存在小规模的“纳米耀斑”,但我们以前从未有办法看到这么小的事件。

“营火可能是我们用太阳轨道器寻找的纳米耀斑,”法国奥赛天体物理空间研究所的Frederic Auchere说,他也是太阳轨道器遥感工作组的主席。

篝火在阳光下

欧洲航天局太阳轨道飞行器上的极端紫外线成像仪(EUI)的高分辨率图像,由HRIEUV望远镜于2020年5月30日拍摄。左下角的圆圈表示地球的大小。箭头指向太阳表面普遍存在的一个特征,即“营火”,这是这些图像首次揭示的。资料来源:太阳轨道飞行器/EUI团队/欧洲航天局和美国宇航局;CSL, IAS, MPS, PMOD/WRC, ROB, UCL/MSSL

这是重要的,因为纳米耀斑被理论为负责加热电晕,太阳的外部气氛。Corona是大约一百万度的事实摄氏虽然表面只有约5000度,但今天太阳能物理中最令人费解的问题之一。调查这种神秘是太阳能轨道运动员的关键科学目标之一。

为了探索这个想法,研究人员一直在通过太阳能轨道的香料(冠状环境的光谱成像)仪器分析数据。Spice设计用于揭示太阳能表面的气体的速度。它表明,存在实际上的小规模事件,其中气体具有显着的速度,但寻找与篝火的相关性尚未完成。

“现在,我们只有调试数据,当团队还在学习他们的仪器在太空中的行为时,结果是非常初步的。但显然,我们确实看到了非常有趣的事情。”“太阳轨道飞行器是关于发现的,这是非常令人兴奋的。”

在彗星尾巴上冲浪

除了在太阳能轨道飞机的计划科学目标方面取得进展,也有来自航天器的偶然科学。

在太阳轨道飞行器发射后不久,人们注意到它将沿着阿特拉斯彗星的下游飞行,穿过它的两条尾巴。虽然太阳轨道器不是为这样的遭遇而设计的,也不打算在这个时候获取科学数据,但任务专家们努力确保所有的现场仪器都记录下了这次独特的遭遇。

但大自然还有一个诡计:在宇宙飞船靠近之前,彗星就解体了。因此,与人们所期望的来自尾翼的强烈信号不同,航天器完全有可能什么也看不见。

事实并非如此。太阳轨道飞行器确实在来自彗星图集的数据中看到了特征,但不是科学家们通常预期的那种。飞船没有在磁场数据中探测到强烈的单尾交叉,而是探测到了大量的波动。它还检测到小块的灰尘。这可能是在彗星分裂成许多小碎片时从内部释放出来的。

蒂姆说:“这是我们第一次真正穿过彗星解体后的彗尾。”“那里有很多有趣的数据,这是我们可以用太阳轨道器做的高质量偶然科学的另一个例子。”

太阳轨道粒子数据

太阳轨道飞行器(Solar Orbiter)的能量粒子探测器(EPD)自2020年3月开始启动并收集数据。它现在已经收集了整个轨道的数据。资料来源:太阳轨道飞行器/EPD (ESA和NASA)

隐形空间天气

在太空中,太阳轨道飞行器一直在测量太阳风,记录了大量的太阳粒子喷射。然后,在4月19日,一个特别有趣的日冕物质抛射横扫了太阳轨道。

冠状大气或CME是一个大空间天气事件,其中数十亿吨颗粒可以从太阳的外部大气中喷射。在这个特殊的CME期间,在4月14日从太阳爆发,太阳能轨道飞机大约是从地球到太阳的20%。

日冕物质抛射的多点探测

今年2月,太阳轨道飞行器(Solar Orbiter)发射升空几个月后,它测量了来自太阳的日冕物质抛射(CME)的影响。欧洲航天局(ESA)和美国国家航空航天局(NASA)的其他航天器也进行了类似的测量,使人们得以在图上记录日冕物质抛射从太阳到地球五天的过程。来源:欧洲航天局

太阳能轨道器不是观察到这一事件的唯一航天器。ESA的Bepicolombo Mercury使命发生在当时的地球飞行。还有一个美国宇航局被称为STEREO的太阳探测器位于距离日地直线90度的地方,直接观测日冕物质抛射所经过的区域。它观察了日冕物质抛射撞击太阳轨道器,然后是贝皮科伦坡和地球。结合来自所有不同航天器的测量数据,研究人员可以真正研究日冕物质抛射在太空中的演化方式。

这就是所谓的多点科学,由于目前在太阳系内部的航天器数量众多,它将成为我们探索太阳风和太空天气的一个越来越强大的工具。

“我们可以远程看待它,我们可以衡量它,我们可以看出CME在朝向地球上的方式变化,”Tim说。

也许那些没有看到这一事件的宇宙飞船和没有看到这一事件的宇宙飞船一样有趣。的ESA-NASA苏荷区位于地球前方的宇宙飞船一直在观察像这样的太阳爆发,但它几乎没有注意到这一点。这样一来,4月19日的事件就属于一种罕见的太空天气事件,即隐形日冕物质抛射。研究这些难以捉摸的事件将有助于我们更全面地了解太空天气。

太阳能轨道器金星飞着

艺术家的太阳能轨道印象在金星上的太阳轨道。信用:ESA / ATG MEDIALAB

在未来几年,多点科学的机会将会增加。12月27日,太阳轨道飞行器将完成它的第一次飞行金星飞越。这一事件将利用行星的引力使航天器更接近太阳,使太阳轨道器处于一个更好的位置,以便与美国宇航局的帕克太阳探测器进行联合测量,帕克太阳探测器也将在2021年完成两次飞越金星。

https://youtu.be/yqeidy_u4​​-c.

由于帕克从太阳气氛内部进行了原位测量,太阳能轨道器将采用同一区域的图像。在一起,两个航天器将提供细节和更大的画面。

“2021将成为太阳能轨道运动员的令人兴奋的时刻,”美国宇航局太阳能轨道工程科学家Teresa Nieves-Chinchilla说。“到年底,所有工具将以全面的科学模式共同努力,我们将准备更接近太阳。”

在2022年,太阳能轨道器将近于阳光表面的4800万公里范围内,超过20万公里的近距离于2021年。

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