När Parker Solar Probe går närmare solen, vi lär oss nya saker om vår hemmastjärna.

I en ny studie, fysiker ledda av University of Iowa rapporterar de första definitiva mätningarna av solens elektriska fält, och hur det elektriska fältet interagerar med solvinden, den snabbt strömmande strömmen av laddade partiklar som kan påverka aktiviteter på jorden, från satelliter till telekommunikation.

Fysikerna beräknade fördelningen av elektroner inom solens elektriska fält, en bedrift som möjliggjorts av det faktum att Parker Solar Probe strålade inom 0,1 astronomiska enheter (AU), eller bara 9 miljoner miles, från solen – närmare än något rymdskepp har närmat sig. Från elektronernas fördelning, fysikerna kunde urskilja storleken, bredd, och omfattningen av solens elektriska fält tydligare än vad som hade gjorts tidigare.

"Den viktigaste punkten jag vill göra är att du inte kan göra dessa mätningar långt borta från solen. Du kan bara göra dem när du kommer nära, säger Jasper Halekas, docent vid institutionen för fysik och astronomi i Iowa och studiens motsvarande författare. "Det är som att försöka förstå ett vattenfall genom att titta på floden en mil nedströms. Mätningarna vi gjorde vid 0,1 AU, vi är faktiskt i vattenfallet. Solvinden accelererar fortfarande vid den punkten. Det är verkligen bara en fantastisk miljö att vara i."

Solens elektriska fält uppstår från interaktionen mellan protoner och elektroner som genereras när väteatomer dras isär i den intensiva värmen som genereras av fusion djupt inne i solen. I denna miljö, elektroner, med massor 1, 800 gånger mindre än för protoner, blåses utåt, mindre begränsade av gravitationen än deras tyngre protonsyskon. Men protonerna, med sin positiva laddning, utöva en viss kontroll, tygla vissa elektroner på grund av de välbekanta attraktionskrafterna hos motsatt laddade partiklar.

"Elektroner försöker fly, men protoner försöker dra tillbaka dem. Och det är det elektriska fältet, säger Halekas, en medutredare för solvindelektronerna, alfas, och protoninstrument ombord på Parker Solar Probe, det NASA-ledda uppdraget som startade i augusti 2018. "Om det inte fanns något elektriskt fält, alla elektroner skulle rusa iväg och försvinna. Men det elektriska fältet håller ihop allt som ett homogent flöde."

Nu, föreställ dig solens elektriska fält som en enorm skål och elektronerna som kulor som rullar upp på sidorna med olika hastigheter. Några av elektronerna, eller kulor i denna metafor, är blixtlåsiga nog att korsa över skålens kant, medan andra inte accelererar tillräckligt och så småningom rullar tillbaka mot skålens bas.

"Vi mäter de som kommer tillbaka och inte de som inte kommer tillbaka, " säger Halekas. "Det finns i grunden en gräns i energi där mellan de som slipper undan skålen och de som inte gör det, som kan mätas. Eftersom vi är tillräckligt nära solen, vi kan göra exakta mätningar av elektronernas fördelning innan kollisioner inträffar längre ut som förvränger gränsen och skymmer avtrycket av det elektriska fältet."

Från dessa mätningar kan fysikerna lära sig mer om solvinden, den miljoner mil per timme av plasmastrålen från solen som sköljer över jorden och andra planeter i solsystemet. Vad de hittade är att solens elektriska fält utövar visst inflytande över solvinden, men mindre än man trodde.

"Vi kan nu sätta en siffra på hur mycket av accelerationen som tillhandahålls av solens elektriska fält, " säger Halekas. "Det ser ut som att det är en liten del av totalen. Det är inte huvudsaken som ger solvinden sin kick. Det pekar sedan på andra mekanismer som kan ge solvinden det mesta av sin kick."

Pappret, "Solens elektronunderskott:ett tydligt tecken på solens elektriska potential, " publicerades online den 14 juli The Astrophysical Journal .