Forskarna har studerat turbulensen i solens korona med hjälp av radio signaler som skickas till jorden av ultralåga kostnader mars skytteln när jorden och mars var i konjunktion på motsatta sidor av solen (konjunktionen sker vanligtvis en gång på ungefär två år). De radio signaler från skytteln hade passerat genom solens koronaregion på ett nära avstånd av 10 Rʘ (1 Rʘ = sol- radier = 696,340 XNUMX km). Frekvensresten av den mottagna signalen analyserades för att erhålla koronalt turbulensspektrum. Fynden verkade överensstämma med fynd på plats av Parker Solenergi Sond. Denna studie gav en mycket låg kostnad möjlighet att studera dynamik i koronalregionen (i avsaknad av en mycket hög kostnad på plats sol- sond) och en ny insikt i hur undersökning av turbulens i sol- koronal region med hjälp av radiosignaler som skickas av en mars orbiter till jorden kan hjälpa till att förbättra förutsägelsen av sol- verksamhet som är av stor betydelse för livsformer och civilisationen på jorden.
Smakämnen mars Orbiter Mission (MOM) of Indian Utrymme Forskningsorganisation (ISRO) lanserades den 5 november 2013 med en planerad livslängd på 6 månader. Den har vida överträffat sin livslängd och befinner sig för närvarande i den utökade uppdragsfasen.
Ett team av forskare använde radiosignaler från skytteln att studera sol- corona när jorden och mars var på motsatta sidor av solen. Under perioderna av konjunktion, som vanligtvis inträffar en gång på ungefär två år, passerar radiosignaler från omloppsbanan genom sol- koronal region så nära som 10 Rʘ (1 Rʘ = sol- radier = 696,340 XNUMX km) heliohöjd från solens centrum och ger möjligheter att studera sol- dynamik.
Smakämnen sol- corona är den region där temperaturen kan vara så hög som flera miljoner grader Celsius. Solvindarna har sitt ursprung och accelererar i denna region och uppslukar interplanetära utrymmen som formar planeternas magnetosfär och påverkar plats väder nära jordens miljö. Att studera detta är ett viktigt imperativ1. Att ha en in-situ-sond skulle vara en idealisk användning av radiosignaler (som sänds av rymdfarkoster och tas emot på jorden efter att ha färdats genom koronalregionen är ett utmärkt alternativ.
I den senaste tidningen2 publicerat i Monthly Notices of Royal Astronomical Society, forskarna studerade turbulensen i solkoronalregionen under en period av fallande fas av solcykeln och rapporterar att solvindarna accelererar och dess övergång från subalfveniskt till superalfveniskt flöde sker runt 10–15 Rʘ. De uppnår mättnad på en jämförelsevis lägre heliohöjd jämfört med hög solaktivitetsperiod. För övrigt verkar detta fynd stödjas av Parker Probes direkta observation av Solar Corona3 också.
Eftersom solkoronan är ett laddat plasmamedium och har inneboende turbulens, introducerar den dispersiva effekter i parametrar för elektromagnetiska radiovågor som färdas genom den. Turbulens i det koronala mediet producerar fluktuationer i plasmadensitet som registreras som fluktuationer i fasen av radiovågor som kommer fram genom det mediet. Sålunda innehåller radiosignaler som tas emot vid markstationen signaturen av fortplantningsmedium och analyseras spektralt för att härleda turbulensspektrum i mediet. Detta utgör grunden för den koronala radioljudtekniken som har använts av rymdfarkosten för att studera koronala regioner.
Dopplerfrekvensrester erhållna från signaler analyseras spektralt för att erhålla koronalt turbulensspektrum vid heliocentriska avstånd som sträcker sig mellan 4 och 20 Rʘ. Detta är den region där solvinden främst accelereras. Förändringarna i turbulensregimen återspeglas väl i spektrala indexvärden för det tidsmässiga frekvensfluktuationsspektrumet. Det observeras att turbulenseffektspektrum (temporalt spektrum av frekvensfluktuationer) vid ett lägre heliocentriskt avstånd (<10 Rʘ), har planat ut vid lägre frekvensområden med lägre spektralindex som motsvarar solvindens accelerationsområde. Lägre spektralindexvärden närmare solens yta anger energiinmatningsregimen där turbulensen fortfarande är underutvecklad. För större heliocentriska avstånd (> 10Rʘ) blir kurvan brantare med spektralindex nära 2/3, vilket är ett tecken på tröghetsregimer av utvecklad turbulens av Kolmogorov-typ där energi transporteras genom kaskad.
De övergripande egenskaperna hos turbulensspektrumet beror på faktorer som fasen av solaktivitetscykeln, den relativa förekomsten av solaktiva områden och koronala hål. Detta arbete baserat på MOM-data rapporterar en inblick i de svaga maxima för solcykel 24, som registreras som en märklig solcykel när det gäller totalt sett lägre aktivitet än andra tidigare cykler.
Intressant nog visar den här studien ett mycket billigt sätt att undersöka och övervaka turbulens i solkoronalregionen genom att använda radiosonderingsmetod. Detta kan vara oerhört användbart för att hålla koll på solaktiviteten, vilket i sin tur kan vara avgörande för att förutsäga allt viktigt solväder, särskilt i närheten av jorden.
***
Referenser:
- Prasad U., 2021. Utrymme Väder, solvindstörningar och radiostörningar. Vetenskaplig europeisk. Publicerad 11 februari 2021. Tillgänglig på http://scientificeuropean.co.uk/sciences/space/space-weather-solar-wind-disturbances-and-radio-bursts/
- Jain R., et al, 2022. En studie om solkoronals dynamik under solcykelns post-maxima fas 24 med hjälp av S-bandsradiosignaler från det indiska Mars orbiter-uppdraget. Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society, stac056. Mottaget i originalform 26 september 2021. Publicerad 13 januari 2022. DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stac056
- J.C. Kasper et al. Parkers solsond går in i den magnetiskt dominerade solkoronan. Phys. Rev. Lett. 127, 255101. Mottaget 31 oktober 2021. Publicerad 14 december 2021. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.255101
***
