The researchers have studied the turbulence in Sun’s corona using радіо signals sent to Earth by the ultra-low-cost березня орбітальний ЛА when the Earth and березня were in conjunction on the opposite sides of the Sun (the conjunction usually happens once in approximately two years). The радіо signals from the орбітальний ЛА had passed through the corona region of Sun at a close distance of 10 Rʘ (1 Rʘ = сонячний radii = 696,340 km). The frequency residual of the received signal was analyzed to obtain coronal turbulence spectrum. The findings seemed to be consistent with in-situ findings of Parker Solar Probe. This study provided a very low-cost opportunity to study dynamics in coronal region (in absence of a very high cost in-situ сонячний probe) and a new insight into how investigation of turbulence in сонячний coronal region using radio signals sent by a березня orbiter to Earth can help improve prediction of сонячний activity which is of great significance for life forms and the civilization on Earth.
Команда березня Orbiter Mission (MOM) of Indian Простір Дослідницька організація (ISRO) was launched on 5 November 2013 with a planned mission lifetime of 6 months. It has far surpassed its lifetime and is currently in the extended mission phase.
A team of researchers used radio signals from the орбітальний ЛА вивчати сонячний corona when the Earth and березня were on opposite sides of the Sun. During the periods of conjunction, which usually happen once in approximately two years, radio signals from the orbiter cross through the сонячний coronal region as close as 10 Rʘ (1 Rʘ = сонячний radii = 696,340 km) helio-altitude from the center of Sun and gives opportunities to study сонячний динаміки.
Команда сонячний corona is the region where temperature can be as high as several million degrees centigrade. The solar winds originate and accelerate in this region and engulf interplanetary пробіли which shape the magnetosphere of planets and affect the простір weather near-Earth environment. Studying this is an important imperative1. Наявність зонда на місці було б ідеальним, однак використання радіосигналів (переданих космічними кораблями та отриманих на Землі після подорожі через корональну область є чудовою альтернативою).
У недавній роботі2 опубліковані в Monthly Notices of Royal Astronomical Society, дослідники вивчали турбулентність у сонячній короні під час періоду фази спаду сонячного циклу і повідомляють, що сонячні вітри прискорюються, а його перехід від субальвенічного до суперальвенічного потоку відбувається приблизно за 10-15. Rʘ. Вони досягають насичення на порівняно менших геліовисотах порівняно з періодом високої сонячної активності. До речі, цей висновок, здається, підтверджується прямим спостереженням сонячної корони за допомогою Parker Probe.3 а.
Оскільки сонячна корона є зарядженим плазмовим середовищем і має внутрішню турбулентність, вона вносить дисперсійні ефекти в параметри електромагнітних радіохвиль, що проходять через неї. Турбулентність у корональному середовищі викликає флуктуації щільності плазми, які реєструються як коливання фази радіохвиль, що виходять через це середовище. Таким чином, радіосигнали, отримані на наземній станції, містять сигнатуру середовища, що розповсюджується, і аналізуються спектрально, щоб отримати спектр турбулентності в середовищі. Це лежить в основі техніки коронального радіозондування, яка використовувалася космічним кораблем для дослідження корональних областей.
Залишки доплерівської частоти, отримані з сигналів, аналізуються спектрально, щоб отримати спектр корональної турбулентності на геліоцентричних відстанях у діапазоні від 4 до 20 Rʘ. Це регіон, де сонячний вітер насамперед прискорюється. Зміни режиму турбулентності добре відображаються у значеннях спектрального індексу спектру тимчасових флуктуацій частоти. Помічено, що спектр потужності турбулентності (часовий спектр коливань частоти) на меншій геліоцентричній відстані (<10 Rʘ) вирівнявся в областях з нижчими частотами з нижчим спектральним індексом, який відповідає області прискорення сонячного вітру. Нижчі значення спектрального індексу ближче до поверхні Сонця вказують на режим введення енергії, коли турбулентність ще недостатньо розвинена. Для більших геліоцентричних відстаней (> 10Rʘ) крива стає крутішою зі спектральним індексом, близьким до 2/3, що свідчить про інерційні режими розвиненої турбулентності колмогоровського типу, коли енергія транспортується каскадним шляхом.
Загальні особливості спектру турбулентності залежать від таких факторів, як фаза циклу сонячної активності, відносна поширеність сонячних активних областей і корональні діри. Ця робота, заснована на даних MOM, повідомляє про слабкі максимуми сонячного циклу 24, який записується як своєрідний сонячний цикл з точки зору загальної нижчої активності, ніж інші попередні цикли.
Цікаво, що це дослідження демонструє дуже недорогий спосіб дослідження та моніторингу турбулентності в сонячній корональній області за допомогою методу радіозондування. Це може бути надзвичайно корисним для відстеження сонячної активності, що, у свою чергу, може мати вирішальне значення для прогнозування всіх важливих сонячної погоди, особливо поблизу Землі.
***
Список використаної літератури:
- Prasad U., 2021. Простір Weather, Solar Wind Disturbances and Radio Bursts. Scientific European. Published 11 February 2021. Available at http://scientificeuropean.co.uk/sciences/space/space-weather-solar-wind-disturbances-and-radio-bursts/
- Джейн Р., та ін 2022. Дослідження динаміки сонячної корони під час постмаксимумної фази сонячного циклу 24 з використанням радіосигналів S-діапазону з індійської місії орбітального апарату Марса. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, stac056. Отримано в оригінальному вигляді 26 вересня 2021 р. Опубліковано 13 січня 2022 р. DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stac056
- J. C. Kasper та ін. Сонячний зонд Parker входить у сонячну корону з магнітним домінуванням. фіз. Преподобний Летт. 127, 255101. Отримано 31 жовтня 2021 р. Опубліковано 14 грудня 2021 р. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.255101
***
