Иллюстрация приближения солнечного зонда Паркер к Солнцу. Авторы и права: НАСА/Johns Hopkins APL/Стив Гриббен
Научная группа широкоугольного сканера для солнечного зонда Паркер (WISPR), возглавляемая Научно-исследовательской лабораторией ВМС США (NRL), зафиксировала развитие турбулентности, когда корональный выброс массы (CME) взаимодействовал с окружающим солнечным ветром в околосолнечном пространстве. Об этом открытии сообщается в Astrophysical Journal.
Воспользовавшись своим уникальным расположением внутри атмосферы Солнца, телескоп WISPR, построенный NRL в рамках миссии НАСА «Паркер солнечный зонд» (PSP), управляемой Лабораторией прикладной физики Университета Джона Хопкинса (JHUAPL), запечатлел в беспрецедентных деталях взаимодействие между КВМ и фон окружающего солнечного ветра.
К удивлению команды WISPR, изображения с одного из телескопов показали нечто похожее на турбулентные водовороты, так называемые нестабильности Кельвина-Гельмгольца (KHI). Такие структуры были изображены в земной атмосфере как цепочки серповидных волнообразных облаков и являются результатом сильного сдвига ветра между верхними и нижними уровнями облака. Считается, что это явление, хотя и редко наблюдаемое, регулярно возникает на границе потоков жидкости, когда возникают подходящие условия.
«Когда мы проектировали инструмент, мы никогда не ожидали, что структуры KHI смогут развиться до достаточно больших масштабов, чтобы их можно было отображать в видимом свете изображений CME в гелиосфере», — сказал Ангелос Вурлидас, доктор философии, научный сотрудник проекта JHUAPL и WISPR.
«Эти наблюдения за мелкими деталями показывают мощность высокочувствительного детектора WISPR в сочетании с возможностью наблюдения крупным планом, которую обеспечивает уникальная орбита солнечного зонда Parker Solar Probe», — сказал Марк Линтон, доктор философии, руководитель отдела гелиофизической теории и моделирования NRL. Секция и главный исследователь инструмента WISPR.
Острый взгляд одного из первых членов команды WISPR, Евангелоса Пауриса, доктора философии из Университета Джорджа Мейсона, обнаружил структуры KHI. Паурис и его коллеги из WISPR провели тщательное расследование, чтобы убедиться, что эти структуры действительно являются волнами KHI. Результаты не только сообщают о крайне редком явлении, даже на Земле, но и открывают новое окно исследований с важными последствиями для гражданского населения и Министерства обороны (МО).
«Турбулентность, которая порождает KHI, играет фундаментальную роль в регулировании динамики КВМ, протекающих через окружающий солнечный ветер. Следовательно, понимание турбулентности является ключом к достижению более глубокого понимания эволюции и кинематики КВМ», — сказал Пэрис. В более широком смысле, эти знания приведут к более точному прогнозированию прибытия CME в окрестности Земли и их воздействия на гражданские космические объекты и средства Министерства обороны США, тем самым защищая общество и военных.
«Прямое получение изображений необычных эфемерных явлений, таких как KHI, с помощью WISPR/PSP — это открытие, которое открывает новое окно для лучшего понимания распространения КВМ и их взаимодействия с окружающим солнечным ветром», — сказал Паурис.
WISPR — единственный прибор для визуализации на борту миссии НАСА «Паркер солнечный зонд». Инструмент, спроектированный, разработанный и возглавляемый NRL, записывает изображения солнечной короны и солнечного истечения в видимом свете с помощью двух перекрывающихся камер, которые вместе наблюдают угловую ширину более 100 градусов от Солнца.
Эта миссия НАСА приближается к Солнцу ближе, чем любая другая миссия. PSP использует серию пролетов Венеры, чтобы постепенно уменьшить ее перигелий с 36 солнечных радиусов в 2018 году до 9,5 в 2025 году. Миссия приближается к своему 19-му перигелию 30 марта 2024 года на расстоянии 11,5 солнечных радиусов от центра Солнца.
Наблюдая за данными, команда обнаружила, что неустойчивость Кельвина-Гельмгольца возбуждается на границе между КВМ и окружающим ветром, поскольку они текут с совершенно разными скоростями. Полученные вихревые структуры анализируются с точки зрения того, что предсказывает неустойчивость Кельвина-Гельмгольца, и представлены выводы о том, какими должны быть локальная сила и плотность магнитного поля, чтобы допустить такую нестабильность в этой среде.
Информация от: Военно-морской исследовательской лабораторией
