Солнце кажется спокойным лишь на первый взгляд, но именно в его верхних слоях зарождаются процессы, влияющие на спутники, связь и энергосети на Земле. NASA объявило о новой миссии, которая должна заполнить важный пробел в наблюдениях за нашей звездой. Ученые намерены впервые непрерывно отслеживать магнитные поля в одном из самых нестабильных слоев солнечной атмосферы. Об этом сообщает NASA со ссылкой на данные Национального центра атмосферных исследований.
Хромосфера — это тонкий, но крайне активный слой атмосферы Солнца, расположенный между видимой поверхностью и короной. Именно здесь магнитные поля быстро меняют форму и накапливают энергию, которая затем высвобождается в виде вспышек и выбросов вещества.
Долгое время ученые могли наблюдать хромосферу лишь фрагментарно. Наземным телескопам мешают облака, смена дня и ночи и атмосферные искажения, из-за чего непрерывная картина процессов оставалась недоступной.
Новый проект получил название Chromospheric Magnetism Explorer, или CMEx. Руководителем миссии стала доктор Холли Гилберт из Национального центра атмосферных исследований (NCAR) в Боулдере, штат Колорадо.
Главная цель CMEx — зафиксировать первые длительные и непрерывные измерения магнитного поля в хромосфере. Это позволит проследить, как именно формируются условия для солнечных извержений и как они связаны с потоками солнечного ветра.
Солнечные бури возникают, когда напряженные магнитные структуры перестраиваются и высвобождают накопленную энергию. Одним из самых мощных проявлений таких процессов считается корональный выброс массы — гигантское облако плазмы, способное достигать Земли.
Хромосфера состоит из плазмы, где магнитные поля напрямую управляют движением вещества. Даже небольшие изменения в этом слое могут за минуты привести к событиям, влияющим на всю гелиосферу.
Для изучения магнитных сил исследователи анализируют поляризацию света — направление колебаний световой волны. Такой метод называется спектрополяриметрией и позволяет восстановить структуру магнитных полей по характерным сигналам в разных длинах волн.
Особый интерес представляют ультрафиолетовые линии, формирующиеся в хромосфере. Они несут более точную информацию о локальной напряженности магнитного поля, чем видимый свет.
Ранее NASA уже тестировало ультрафиолетовую поляриметрию в рамках суборбитального эксперимента CLASP. Тогда короткий полет на зондирующей ракете показал, что чувствительные приборы могут пережить запуск и работать в космосе.
CMEx опирается на этот опыт, но выводит его на новый уровень. Вместо минут наблюдений миссия рассчитана на месяцы непрерывной работы, что позволит сравнивать спокойные периоды активности со штормовыми днями.
Магнитные линии, уходящие от Солнца вместе с солнечным ветром, формируют межпланетное магнитное поле. Оно связывает процессы на звезде с состоянием околоземного пространства и магнитосферы Земли.
Подобные эффекты иногда проявляются и в редких атмосферных явлениях, которые фиксируют орбитальные аппараты, включая оптические явления над Землей.
Информация, собранная CMEx, будет использоваться для улучшения компьютерных моделей космической погоды. Такие модели помогают прогнозировать геомагнитные бури до того, как их последствия достигнут Земли.
Ранние предупреждения дают операторам спутников и энергосетей время для защитных мер. Это особенно важно, поскольку сильные бури могут вызывать геомагнитно-индуцированные токи в линиях электропередачи и перегрев трансформаторов.
Во время солнечных бурь ионосфера Земли становится нестабильной, из-за чего радиосигналы могут искажаться или пропадать. Спутники на низких орбитах испытывают дополнительное сопротивление из-за расширения атмосферы.
Быстрые заряженные частицы также способны накапливать заряд на поверхности аппаратов, вызывая сбои в электронике и аварийные отключения.
Для экипажей пилотируемых миссий солнечные всплески представляют особую опасность. Потоки высокоэнергетических частиц могут повреждать клетки, а экранирование космических кораблей имеет свои пределы.
Более точные магнитные прогнозы помогут лучше планировать выходы в открытый космос и траектории полетов, снижая риски для людей.
CMEx входит в программу Explorer, которая делает ставку на относительно компактные и быстрые миссии. Жесткие бюджетные и временные рамки стимулируют повторное использование проверенных технологий и ускоряют получение научных результатов.
Подобные проекты нередко становятся основой для более крупных обсерваторий в будущем, когда первые данные показывают, какие методы работают наиболее эффективно.
Ранее ученые полагались на разрозненные снимки хромосферы, которые фиксировали лишь отдельные моменты активности. CMEx предложит непрерывную картину, позволяя увидеть, как магнитная энергия накапливается и высвобождается во времени. Это качественно меняет подход к изучению солнечных бурь.
Непрерывные измерения обещают существенно улучшить прогнозы космической погоды и понимание солнечного магнетизма. При этом миссия будет наблюдать только Солнце, поэтому для полной картины по-прежнему понадобятся данные от других спутников, следящих за околоземным пространством.
Обращайте внимание на упоминание магнитных полей и солнечного ветра — именно они запускают цепочку событий.
Сравнивайте краткосрочные вспышки и долгосрочные тенденции активности Солнца.
Учитывайте, что прогнозы улучшаются по мере накопления данных, но остаются вероятностными.
Зачем наблюдать именно хромосферу?
Потому что в этом слое зарождаются процессы, ведущие к солнечным вспышкам и выбросам массы.
Повлияет ли миссия на повседневную жизнь?
Косвенно да, через более точные предупреждения о сбоях связи и рисках для энергосистем.
Когда ожидать первые результаты?
После завершения этапов проектирования и запуска, по мере накопления данных за несколько месяцев наблюдений.