The researchers have studied the turbulence in Sun’s corona using радио signals sent to Earth by the ultra-low-cost март орбитальный ЛА когда Земля и март were in conjunction on the opposite sides of the Sun (the conjunction usually happens once in approximately two years). The радио сигналы от орбитальный ЛА had passed through the corona region of Sun at a close distance of 10 Rʘ (1 Rʘ = солнечный 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 солнечный Probe. This study provided a very low-cost opportunity to study dynamics in coronal region (in absence of a very high cost in-situ солнечный probe) and a new insight into how investigation of turbulence in солнечный coronal region using radio signals sent by a март orbiter to Earth can help improve prediction of солнечный activity which is of great significance for life forms and the civilization on Earth.
Ассоциация март Orbiter Mission (MOM) of Indian Space Исследовательская организация (ИСРО) был запущен 5 ноября 2013 года с запланированной продолжительностью миссии 6 месяцев. Срок его службы намного превысил срок его службы, и в настоящее время он находится на расширенной стадии миссии.
Группа исследователей использовала радиосигналы от орбитальный ЛА изучать солнечный corona when the Earth and март 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 солнечный coronal region as close as 10 Rʘ (1 Rʘ = солнечный radii = 696,340 km) helio-altitude from the center of Sun and gives opportunities to study солнечный динамика.
Ассоциация солнечный 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 пространства which shape the magnetosphere of planets and affect the космосе weather near-Earth environment. Studying this is an important imperative1. Наличие зонда на месте было бы идеальным, однако использование радиосигналов (передаваемых космическим кораблем и принимаемых на Земле после путешествия через корональную область) является отличной альтернативой.
В недавней газете2 опубликованные в Ежемесячных заметках Королевского астрономического общества, исследователи изучили турбулентность в области солнечной короны в период убывающей фазы солнечного цикла и сообщают, что солнечный ветер ускоряется и его переход от субальвенического к суперальвеновому потоку происходит около 10–15 Рʘ. Они достигают насыщения на сравнительно более низких гелио-высотах по сравнению с периодом высокой солнечной активности. Между прочим, этот вывод, похоже, подтверждается прямым наблюдением Солнечной короны с помощью Parker Probe.3 так же.
Поскольку солнечная корона представляет собой заряженную плазменную среду и обладает собственной турбулентностью, она вносит дисперсионные эффекты в параметры проходящих через нее электромагнитных радиоволн. Турбулентность в корональной среде вызывает флуктуации плотности плазмы, которые регистрируются как флуктуации фазы радиоволн, проходящих через эту среду. Таким образом, радиосигналы, принимаемые наземной станцией, содержат сигнатуру распространяющейся среды и подвергаются спектральному анализу для получения спектра турбулентности в среде. Это составляет основу метода коронарного радиозондирования, который использовался космическим кораблем для изучения коронарных областей.
Остаточные доплеровские частоты, полученные из сигналов, анализируются спектрально для получения спектра корональной турбулентности на гелиоцентрических расстояниях в диапазоне от 4 до 20 Rʘ. Это область, где в первую очередь ускоряется солнечный ветер. Изменения режима турбулентности хорошо отражаются в значениях спектральных показателей спектра временных колебаний частоты. Наблюдается, что спектр мощности турбулентности (временной спектр частотных флуктуаций) на более низком гелиоцентрическом расстоянии (<10 Rʘ) имеет уплощение в областях более низких частот с более низким спектральным индексом, что соответствует области ускорения солнечного ветра. Более низкие значения спектрального индекса ближе к поверхности Солнца обозначают режим ввода энергии, при котором турбулентность еще слабо развита. Для больших гелиоцентрических расстояний (> 10Rʘ) кривая становится более крутой со спектральным индексом, близким к 2/3, что свидетельствует об инерционных режимах развитой турбулентности колмогоровского типа, когда перенос энергии происходит каскадно.
Общие характеристики спектра турбулентности зависят от таких факторов, как фаза цикла солнечной активности, относительное преобладание солнечных активных областей и корональных дыр. Эта работа, основанная на данных MOM, сообщает о слабых максимумах 24-го солнечного цикла, который регистрируется как своеобразный солнечный цикл с точки зрения общей более низкой активности, чем другие предыдущие циклы.
Интересно, что это исследование демонстрирует очень недорогой способ исследования и мониторинга турбулентности в области солнечной короны с использованием метода радиозондирования. Это может быть очень полезно для наблюдения за солнечной активностью, которая, в свою очередь, может иметь решающее значение для прогнозирования всей важной солнечной погоды, особенно в окрестностях Земли.
Ссылки:
- Prasad U., 2021. Space 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., и др. 2022. Исследование динамики солнечной короны во время постмаксимумной фазы 24-го солнечного цикла с использованием радиосигналов S-диапазона индийского орбитального аппарата на Марс. Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества, stac056. Поступило в исходном виде 26 сентября 2021 г. Опубликовано 13 января 2022 г. DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stac056
- Дж. К. Каспер и соавт. Зонд Parker Solar Probe входит в солнечную корону с преобладанием магнитного поля. физ. Преподобный Летт. 127, 255101. Поступила 31 октября 2021 г. Опубликована 14 декабря 2021 г. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.255101
