obrazy korony słonecznej w wysokiej rozdzielczości. Górne panele pokazują światło widzialne (kolor odwrócony), podczas gdy dolne panele pokazują kształt pola magnetycznego. Drobne szczegóły, określone ilościowo po raz pierwszy, są widoczne w całej koronie. Kredyt: B. Boe/Ifa

podczas gdy świat ma do czynienia z pandemią koronawirusa, naukowcy z Instytutu Astronomii Uniwersytetu Hawajskiego (Ifa) ciężko pracowali nad badaniem korony słonecznej, najbardziej zewnętrznej atmosfery słońca, która rozszerza się w przestrzeń międzyplanetarną. Ten strumień naładowanych cząstek promieniujących z powierzchni Słońca nazywany jest wiatrem słonecznym i rozszerza się, wypełniając cały układ słoneczny.

właściwości korony słonecznej są konsekwencją złożonego pola magnetycznego słońca, które jest wytwarzane we wnętrzu słońca i rozciąga się na zewnątrz. Nowe badanie przeprowadzone przez absolwenta Ifa Benjamina Boe, opublikowane w środę 3 czerwca w czasopiśmie Astrophysical, wykorzystało obserwacje całkowitego zaćmienia Słońca do pomiaru kształtu koronalnego pola magnetycznego o wyższej rozdzielczości przestrzennej i na większym obszarze niż kiedykolwiek wcześniej.

korona jest najłatwiej widoczna podczas całkowitego zaćmienia Słońca—gdy Księżyc znajduje się bezpośrednio pomiędzy Ziemią a Słońcem, blokując jasną powierzchnię Słońca. Znaczący postęp technologiczny w ostatnich dziesięcioleciach przesunął większość uwagi na obserwacje kosmiczne na długościach fal światła niedostępnych z ziemi lub na duże teleskopy naziemne, takie jak Daniel K. Inouye Solar Telescope na Maui. Pomimo tych postępów, niektóre aspekty korony mogą być badane tylko podczas całkowitych zaćmień Słońca.

dlatego Doradca Boe i ekspert badań koronalnych, Shadia Habbal, od ponad 20 lat kieruje grupą łowców zaćmień dokonujących obserwacji naukowych podczas zaćmień Słońca. Tak zwani „Szerpowie wiatru słonecznego” przemierzają Glob w pogoni za całkowitym zaćmieniem słońca, transportując wrażliwe instrumenty naukowe w samolotach, helikopterach, samochodach, a nawet koniach, aby dotrzeć do optymalnych lokalizacji. Obserwacje zaćmienia Słońca doprowadziły do odkrycia pewnych tajemnic procesów fizycznych definiujących koronę.

„korona była obserwowana z całkowitym zaćmieniem słońca od ponad wieku, ale nigdy wcześniej obrazy zaćmienia nie były używane do kwantyfikacji struktury pola magnetycznego”, wyjaśnił Boe, „wiedziałem, że możliwe będzie wydobycie o wiele więcej informacji poprzez zastosowanie nowoczesnych technik przetwarzania obrazu do danych zaćmienia Słońca.”Boe prześledził wzór rozkładu linii pola magnetycznego w koronie, stosując automatyczną metodę śledzenia zastosowaną do obrazów korony wykonanych podczas 14 zaćmień w ciągu ostatnich dwóch dekad. Dane te dały szansę na zbadanie zmian w koronie w ciągu dwóch 11-letnich cykli magnetycznych słońca.

BOE stwierdził, że wzór koronalnych linii pola magnetycznego jest wysoce ustrukturyzowany, ze strukturami obserwowanymi w skalach wielkości do limitu rozdzielczości kamer używanych do obserwacji. Widział również, że wzór zmienia się z czasem. Aby obliczyć te zmiany, BOE zmierzył kąt pola magnetycznego względem powierzchni Słońca.

w okresach minimalnej aktywności słonecznej pole korony emanowało prawie prosto ze Słońca w pobliżu równika i biegunów, podczas gdy wychodziło pod różnymi kątami na średnich szerokościach geograficznych. Natomiast podczas maksimum aktywności słonecznej koronalne pole magnetyczne było znacznie mniej zorganizowane i bardziej promieniowe.

„wiedzieliśmy, że nastąpią zmiany w cyklu słonecznym”, zauważył Boe, „ale nigdy nie spodziewaliśmy się, jak rozszerzone i uporządkowane będzie pole koronalne. Przyszłe modele będą musiały wyjaśnić te cechy, aby w pełni zrozumieć koronalne pole magnetyczne.”

wyniki te podważają obecne założenia stosowane w modelowaniu koronalnym, które często zakładają, że koronalne pole magnetyczne jest promieniowe powyżej 2,5 promienia słonecznego. Zamiast tego, praca ta wykazała, że pole koronalne często nie było promieniowe do co najmniej czterech promieni słonecznych.

praca ta ma dalsze implikacje w innych obszarach badań nad energią słoneczną, w tym powstawanie wiatru słonecznego, który wpływa na pole magnetyczne Ziemi i może mieć wpływ na ziemię, takie jak przerwy w dostawie prądu.

„wyniki te są szczególnie interesujące dla powstawania wiatru słonecznego. Wskazuje to, że wiodące pomysły na modelowanie powstawania wiatru słonecznego nie są kompletne, a więc nasza zdolność do przewidywania i obrony przed pogodą Kosmiczną może zostać poprawiona” – powiedział Boe.

zespół planuje już swoje kolejne wyprawy zaćmieniowe, z kolejną zaplanowaną na Grudzień tego roku wyprawą do Ameryki Południowej.

wyniki są publikowane w czerwcowym numerze czasopisma Astrophysical Journal i są również dostępne w formie preprint na ArXiv.