Forskerne har studert turbulensen i solens korona ved hjelp av radio signaler sendt til jorden av ultra-lave kostnader Mars Orbiter når jorden og Mars var i konjunksjon på motsatte sider av solen (sammenhengen skjer vanligvis en gang i omtrent to år). De radio signaler fra Orbiter hadde passert gjennom koronaområdet til Sun i en nær avstand på 10 Rʘ (1 Rʘ = solenergi radier = 696,340 XNUMX km). Frekvensresten til det mottatte signalet ble analysert for å oppnå koronalt turbulensspektrum. Funnene så ut til å stemme overens med in situ funn av Parker Solar Sonde. Denne studien ga en svært rimelig mulighet til å studere dynamikk i koronalregionen (i fravær av svært høye kostnader på stedet) solenergi sonde) og en ny innsikt i hvordan undersøkelse av turbulens i solenergi koronal region ved hjelp av radiosignaler sendt av en Mars orbiter til jorden kan bidra til å forbedre prediksjonen av solenergi aktivitet som har stor betydning for livsformer og sivilisasjonen på jorden.
De Mars Orbiter Mission (MOM) av Indian Rom Forskningsorganisasjon (ISRO) ble lansert 5. november 2013 med en planlagt oppdragslevetid på 6 måneder. Den har langt overgått levetiden og er for tiden i den utvidede oppdragsfasen.
Et team av forskere brukte radiosignaler fra Orbiter å studere solenergi korona når jorden og Mars var på hver sin side av solen. I periodene med konjunksjon, som vanligvis skjer en gang i omtrent to år, krysser radiosignaler fra orbiteren gjennom solenergi koronal region så nær som 10 Rʘ (1 Rʘ = solenergi radier = 696,340 XNUMX km) helio-høyde fra sentrum av Sun og gir muligheter til å studere solenergi dynamikk.
De solenergi korona er regionen der temperaturen kan være så høy som flere millioner grader celsius. Solvindene oppstår og akselererer i denne regionen og oppsluker interplanetarisk mellomrom som former magnetosfæren til planeter og påvirker plass vær nær-jorden miljø. Å studere dette er et viktig imperativ1. Å ha en in-situ-sonde ville være en ideell, men bruk av radiosignaler (overført av romfartøy og mottatt på jorden etter å ha reist gjennom koronalregionen gir et utmerket alternativ.
I den ferske avisen2 publisert i Monthly Notices of Royal Astronomical Society, studerte forskerne turbulensen i solkoronalregionen i en periode med fallende fase av solsyklusen og rapporterer at solvinden akselererer og overgangen fra subalfvenisk til superalfvenisk strømning skjer rundt 10–15. Rʘ. De oppnår metning ved en relativt lavere helio-høyde sammenlignet med høy solaktivitetsperiode. Dette funnet ser forresten ut til å være støttet av den direkte observasjonen av Solar Corona av Parker Probe3 også.
Siden solkoronaen er et ladet plasmamedium og har iboende turbulens, introduserer den dispersive effekter i parametere for elektromagnetiske radiobølger som beveger seg gjennom den. Turbulens i koronalmediet produserer fluktuasjoner i plasmatetthet som registreres som fluktuasjoner i fasen av radiobølger som kommer gjennom det mediet. Radiosignaler mottatt ved bakkestasjonen inneholder således signaturen til forplantningsmedium og analyseres spektralt for å utlede turbulensspekteret i mediet. Dette danner grunnlaget for den koronale radiolydteknikken som har blitt brukt av romfartøyet for å studere koronale områder.
Dopplerfrekvensresiduer oppnådd fra signaler blir spektralt analysert for å oppnå koronalt turbulensspektrum ved heliosentriske avstander som strekker seg mellom 4 og 20 Rʘ. Dette er regionen der solvinden først og fremst blir akselerert. Endringene i turbulensregimet reflekteres godt i spektralindeksverdier for det tidsmessige frekvensfluktuasjonsspekteret. Det er observert at turbulenskraftspektrum (temporalt spektrum av frekvensfluktuasjoner) ved en lavere heliosentrisk avstand (<10 Rʘ), har flatet ut ved lavere frekvensområder med lavere spektralindeks som tilsvarer solvindakselerasjonsområdet. Lavere spektralindeksverdier nærmere solens overflate angir energitilførselsregimet der turbulensen fortsatt er underutviklet. For større heliosentriske avstander (> 10Rʘ), blir kurven bratt med spektralindeks nær 2/3, som indikerer treghetsregimer med utviklet turbulens av Kolmogorov-typen der energi transporteres gjennom kaskade.
De generelle egenskapene til turbulensspekteret avhenger av faktorer som fasen av solaktivitetssyklusen, den relative utbredelsen av solaktive områder og koronale hull. Dette arbeidet basert på MOM-data rapporterer et innblikk i de svake maksima for solsyklus 24, som er registrert som en særegen solsyklus når det gjelder generelt lavere aktivitet enn andre tidligere sykluser.
Interessant nok demonstrerer denne studien en svært rimelig måte å undersøke og overvåke turbulens i solkoronalregionen ved å bruke radiosonderingsmetode. Dette kan være svært nyttig for å holde oversikt over solaktiviteten, som igjen kan være avgjørende for å forutsi alt viktig solvær, spesielt i nærheten av jorden.
***
Referanser:
- Prasad U., 2021. Rom Vær, solvindforstyrrelser og radioutbrudd. Vitenskapelig europeisk. Publisert 11. februar 2021. Tilgjengelig på http://scientificeuropean.co.uk/sciences/space/space-weather-solar-wind-disturbances-and-radio-bursts/
- Jain R., et al 2022. En studie av solars koronale dynamikk under post-maksima fasen av solsyklusen 24 ved bruk av S-bånds radiosignaler fra det indiske Mars orbiter-oppdraget. Månedlige kunngjøringer fra Royal Astronomical Society, stac056. Mottatt i original form 26. september 2021. Publisert 13. januar 2022. DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stac056
- J.C. Kasper et al. Parker solsonde går inn i den magnetisk dominerte solkoronaen. Phys. Rev. Lett. 127, 255101. Mottatt 31. oktober 2021. Publisert 14. desember 2021. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.255101
***
