Nowe zdjęcia ujawniają wcześniej nieznane struktury w wietrze słonecznym

Nowe zdjęcia ujawniają wcześniej nieznane struktury w wietrze słonecznym
Nowe zdjęcia ujawniają wcześniej nieznane struktury w wietrze słonecznymOriginal Press Release
Wykorzystując dane zebrane przez sondę NASA STEREO naukowcy z Southwest Research Institute oraz National Solar Observatory opracowali pierwsze szczegółowe obrazy struktur tworzących się w wietrze słonecznym – plazmie i cząstkach atomowych wyrzuconych przez koronalny wyrzut masy (CME) – od powierzchni Słońca aż do uderzenia w Ziemię, po przebyciu blisko 150 milionów kilometrów.

Po raz pierwszy możemy bezpośrednio zobaczyć wielkoskalowe struktury, które są przyczyną powstawania perturbacji w wietrze słonecznym zdarzającym się z Ziemią i satelitami. Wiele jeszcze możemy dowiedzieć się z zebranych danych, ale już zmieniają one nasz sposób myślenia o wietrze słonecznym

dr Craig DeForest, SwRI

„Od trzydziestu lat próbujemy zrozumieć podstawową anatomią CME i obłoków magnetycznych oraz to, jak odpowiadają one strukturom źródłowym w koronie Słońca „- mówi dr Tim Howard (SwRI),  współautor badań. -” Analizują te zjawiska na podstawie  zdjęć możemy teraz ustalić, które części pogody kosmicznej pochodzą z których części korony słonecznej, i dlaczego”.

Zespół wykorzystał złożone techniki przetwarzania obrazu by uzyskać zdjęcia obejmujące przestrzeń o wymiarach ponad jednej jednostki astronomicznej, pokonując największą przeszkodę w obrazowaniu heliosfery, mianowicie wydobycia słabego sygnałów spośród znaczniej jaśniejszych sygnałów tła i pierwszego planu. Małe bąble wiatru słonecznego wyśledzone przez zespół były ponad 10 miliardów razy słabsze od jasności powierzchni Księżyca w pełni i 10 tysięcy razy słabsze niż pole gwiazd za nimi.

„Dane te są podobne do pierwszych satelitarnych zdjęć pogody, które zrewolucjonizowały meteorologię na Ziemi „- mówi DeForest. -” Satelita w jednej chwili może pokazać rzeczy, które nie mogą być uzyskane z najlepszej sieci stacji meteorologicznych na Ziemi. Jednak oba typy danych są konieczne, by zrozumieć jak rozwijają się burze.”

Nowe zdjęcia  pokazują kształt i gęstość obłoków materii wielkości Jowisza w tzw pustej przestrzeni międzyplanetarnej co szczególnie odróżnia je od danych uzyskiwanych na miejscu przez sondy, takie jak WIND czy ACE, które dostarczają niezwykle  szczegółowych danych na temat wiatru słonecznego, jednak dane te stanowią jedynie lokalną próbkę zebraną w jednym punkcie w przestrzeni.

Źródła:

New images reveal never-before-seen structures of the solar wind as it travels toward and impacts Earth

Using data collected by NASA's STEREO spacecraft, researchers at Southwest Research Institute and the National Solar Observatory have developed the first detailed images of solar wind structures as plasma and other particles from a coronal mass ejection (CME) traveled 93 million miles and impacted Earth.

The images from a December 2008 CME event reveal an array of dynamic interactions as the solar wind, traveling at speeds up to a million miles per hour, shifts and changes on its three-day journey to Earth, guided by the magnetic field lines that spiral out from the Sun's surface. Observed structures include the solar wind piling up at the leading edge of a CME, voids in the interior, long thread-like structures, and rear cusps. Quiet periods show a magnetic disconnection phenomenon called a plasmoid, „puffs” that correlate with in-situ density fluctuations, and V-shaped structures centered on the current sheet — a heliospheric structure in which the polarity of the Sun's magnetic field changes from north to south.

„For the first time, we can see directly the larger scale structures that cause blips in the solar wind impacting our spacecraft and Earth,” said SwRI's Dr. Craig DeForest, lead author of an Astrophysical Journal article released online yesterday. „There is still a great deal to be learned from these data, but they are already changing the way we think about the solar wind.”

„For 30 years,” said co-author Dr. Tim Howard, also of SwRI, „we have been trying to understand basic anatomy of CMEs and magnetic clouds, and how they correspond to their source structures in the solar corona. By tracking these features through the image data we can establish what parts of a space weather storm came from which parts of the solar corona, and why.”

The team used a combination of image processing techniques to generate the images over a distance of more than 1 AU (astronomical unit), overcoming the greatest challenge in heliospheric imaging, that of extracting faint signals amid far brighter foreground and background signals. Small „blobs” of solar wind tracked by the team were more than 10 billion times fainter than the surface of the full Moon and 10 thousand times fainter than the starfield behind them.

„These data are like the first demonstration weather satellite images that revolutionized meteorology on Earth,” said DeForest. „At a glance it is possible to see things from a satellite that cannot be extracted from the very best weather stations on the ground. But both types of data are required to understand how storms develop.”

In particular, the new images reveal the shape and density of Jupiter-sized clouds of material in the so-called empty space between planets; in contrast, in-situ probes such as the WIND and ACE spacecraft reveal immense detail about the solar wind, at a single point in space.

Funding for this research was provided by the National Science Foundation SHINE Competition, the NASA Heliophysics Program and the National Solar Observatory by the U.S. Air Force under a Memorandum of Agreement. The paper, „Observations of Detailed Structure in the Solar Wind at 1 AU with STEREO/HI-2,” by DeForest, Howard and S.J. Tappin (National Solar Observatory) was published online yesterday for the September 1, 2011 print issue of the Astrophysical Journal.

STEREO is part of NASA's Solar Terrestrial Probes Program in NASA's Science Mission Directorate in Washington. The program seeks to understand the fundamental physical process of the space environment from the Sun to Earth and other planets.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *