• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Bakom tjut av solvind, tysta kvitter avslöjar dess ursprung

    Kredit:NASA/Naval Research Laboratory/Parker Solar Probe

    Det finns en vind som kommer från solen, och det blåser inte som en mjuk visselpipa utan som ett orkanskrik.

    Tillverkad av elektroner, protoner, och tyngre joner, solvinden går genom solsystemet i ungefär 1 miljon miles per timme, trumma över allt i dess väg. Men genom vindens brus, NASA:s Parker Solar Probe kan höra små kvitter, gnisslar, och prasslar som antyder ursprunget till denna mystiska och ständigt närvarande vind. Nu, teamet vid Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, som designade, byggd, och hanterar Parker Solar Probe för NASA, får sin första chans att höra dessa ljud, för.

    "Vi tittar på den unga solvinden som föds runt solen, " säger Nour Raouafi, uppdragsprojektforskare för Parker Solar Probe. "Och det är helt annorlunda än vad vi ser här nära jorden."

    Forskare har studerat solvinden i mer än 60 år, men de är fortfarande förbryllade över många av dess beteenden. Till exempel, medan de vet att det kommer från solens miljongraders yttre atmosfär som kallas corona, solvinden saktar inte ner när den lämnar solen – den accelererar, och den har en slags intern värmare som hindrar den från att svalna när den glider genom rymden. Med växande oro för solvindens förmåga att störa GPS-satelliter och störa elnäten på jorden, det är absolut nödvändigt att förstå det bättre.

    Bara 17 månader sedan sonden lanserades och efter tre omlopp runt solen, Parker Solar Probe har inte blivit besviken på sitt uppdrag.

    "Vi förväntade oss att göra stora upptäckter eftersom vi går in på okänt territorium, " säger Raouafi. "Det vi faktiskt ser är bortom allt någon föreställt sig."

    Forskare misstänkte att plasmavågor i solvinden kunde vara ansvariga för några av vindens udda egenskaper. Precis som fluktuationer i lufttrycket orsakar vindar som tvingar rullande vågor på havet, fluktuationer i elektriska och magnetiska fält kan orsaka vågor som rullar genom moln av elektroner, protoner, och andra laddade partiklar som utgör plasman som strömmar bort från solen. Partiklar kan åka på dessa plasmavågor ungefär som hur en surfare rider på en havsvåg, driva dem till högre hastigheter.

    "Plasmavågor spelar verkligen en roll i att värma och accelerera partiklarna, " säger Raouafi. Forskare vet bara inte hur mycket av en del. Det är där Parker Solar Probe kommer in.

    Rymdfarkostens FIELDS-instrument kan avlyssna de elektriska och magnetiska fluktuationer som orsakas av plasmavågor. Det kan också "höra" när vågorna och partiklarna interagerar med varandra, registrerar frekvens- och amplitudinformation om dessa plasmavågor som forskare sedan kan spela upp som ljudvågor. Och det resulterar i några slående ljud.

    Ta, till exempel, vågor i whistlerläge. Dessa orsakas av energiska elektroner som bryter ut ur solens korona. Dessa elektroner följer magnetfältslinjer som sträcker sig bort från solen ut i solsystemets yttersta kant, snurrar runt dem som om de åker karusell. När en plasmavågs frekvens matchar hur ofta dessa elektroner snurrar, de förstärker varandra. Och det låter som en scen ur "Star Wars".

    "Vissa teorier tyder på att en del av solvindens acceleration beror på dessa flyktiga elektroner, " säger David Malaspina, en medlem av FIELDS-teamet och en biträdande professor vid University of Colorado, Flyttblock, och Laboratoriet för atmosfärs- och rymdfysik. Han tillägger att elektronerna också kan vara en kritisk ledtråd för att förstå en process som värmer solvinden.

    Det finns en vind som kommer från solen. Det blåser inte som en mjuk visselpipa utan som ett orkanskrik. Tillverkad av elektroner, protoner och tyngre joner, solvinden kurser genom solsystemet med ungefär 1 miljon mph (1,6 miljoner kmph), trumma över allt i dess väg. Men genom vindens brus, NASA:s Parker Solar Probe hör de små kvittret, gnisslar och prasslar som antyder ursprunget till denna mystiska och ständigt närvarande vind. Rymdfarkostens FIELDS-instrument kan avlyssna de elektriska och magnetiska fluktuationer som orsakas av plasmavågor. Parker Solar Probe den kan "höra" när vågorna och partiklarna interagerar med varandra, registrerar frekvens- och amplitudinformation om dessa plasmavågor som forskare sedan kunde spela som ljudvågor. Och det resulterar i några slående ljud. Kredit:JHU Applied Physics Laboratory

    "Vi kan använda observationer av dessa vågor för att arbeta oss bakåt och undersöka källan till dessa elektroner i korona, " säger Malaspina.

    Ett annat exempel är dispersiva vågor, som snabbt växlar från en frekvens till en annan när de rör sig genom solvinden. Dessa skift skapar ett slags "kvitter" som låter som en vind som rusar över en mikrofon. De är sällsynta nära jorden, så forskare trodde att de var oviktiga. Men närmare solen, forskare upptäckte, dessa vågor är överallt.

    "Dessa vågor har inte upptäckts i solvinden tidigare, åtminstone inte i några större antal, " Malaspina förklarar. "Ingen vet vad som orsakar dessa kvittrande vågor eller vad de gör för att värma upp och accelerera solvinden. Det är vad vi kommer att bestämma. Jag tycker det är otroligt spännande."

    Raouafi kommenterade att det är därför det här uppdraget är så viktigt att se all denna vågaktivitet väldigt nära solen. "Vi ser nya, tidiga beteenden hos solplasma som vi inte kunde observera här på jorden, och vi ser att energin som bärs av vågorna försvinner någonstans längs vägen, för att värma upp och accelerera plasman."

    Men det var inte bara plasmavågor som Parker Solar Probe hörde. Medan du tunnlar genom ett moln av mikroskopiskt damm, rymdfarkostens instrument fångade också ett ljud som liknade gamla statiska TV-apparater. Det där statiska ljudet är faktiskt hundratals mikroskopiska nedslag som händer varje dag:damm från asteroider som slits isär av solens gravitation och värme och partiklar som avlägsnats från kometer träffar rymdfarkosten med hastigheter nära en kvarts miljon miles per timme. När Parker Solar Probe kryssar genom detta dammmoln, rymdfarkosten kraschar inte bara in i dessa partiklar – den utplånar dem. Varje korns atomer spricker isär till elektroner, protoner, och andra joner i en minibloss av plasma som FIELDS-instrumentet kan "höra".

    Varje kollision, dock, flisar också bort en liten bit av rymdfarkosten.

    "Det var väl förstått att detta skulle hända, " säger Malaspina. "Vad man inte förstod var hur mycket damm som skulle finnas där."

    APL-ingenjörer använde modeller och fjärrobservationer för att uppskatta hur illa dammsituationen kan vara långt innan rymdfarkosten lanserades. Men i detta okända territorium, numret måste ha en viss felmarginal.

    James Kinnison, Parker Solar Probe uppdragssystemingenjör på APL, säger att denna skillnad i dammdensitet bara är ytterligare en anledning till att sondens närhet till solen är så användbar.

    "Vi skyddade nästan allt från damm, " säger Kinnison. Och även om dammet är tätare än förväntat, ingenting pekar just nu på att dammpåverkan är ett bekymmer för uppdraget, han lägger till.

    Parker Solar Probe är planerad att göra ytterligare 21 omlopp runt solen, använder fem förbiflygningar av Venus för att driva sig allt närmare stjärnan. Forskare kommer att få möjlighet att bättre förstå hur dessa plasmavågor förändrar deras beteende och att bygga en mer komplett evolutionär bild av solvinden.


    © Vetenskap http://sv.scienceaq.com