Switchbacks og spidser:Parker Solar Probe-data stemmer overens med 20 år gammel teori

Fortsat analyse af Parker Solar Probe-data begynder at skabe et klarere billede af solens magnetiske aktivitet, som kan styrke vores evne til at forudsige farlige solbegivenheder.

Og jo mere information der kommer ind, jo mere passer det hele med teorier fremsat ved årtusindskiftet af forskere ved University of Michigan. Justin Kasper, professor i klima- og rumvidenskab og teknik ved U-M, sagde de nuværende og tidligere U-M forskere, ledet af Lennard Fisk, Thomas M. Donahue Distinguished University Professor of Space Science, sammensat et indviklet billede af solens funktion længe før Parker lancerede i august 2018.

"Dette er ikke som at have data og komme med en teori, der tilfældigvis stemmer overens med dem, sagde Kasper, der fungerer som hovedefterforsker for Parkers Solar Wind Electrons Alphas and Protons (SWEAP) instrumentsuite. "Dette er muligvis observationel lukning, der dukker op på baggrund af en teori, der blev offentliggjort for to årtier siden."

De nye data er opsummeret og sammenlignet med det tidligere arbejde i Astrofysiske tidsskriftsbreve .

Sensorer ombord på rumfartøjet har produceret data, der tyder på:

• Solens atmosfære, sammensat af plasma og magnetiske felter, bevæger sig i et generelt globalt cirkulationsmønster. Parker Solar Probe kan observere et lille udsnit på ethvert givet tidspunkt.
• Tæt på solen, solvinden - den udadgående strøm af ladede partikler fra overfladen - er indlejret med pludselige ændringer i magnetfeltretningen, kaldet switchbacks, langs hvilken solvinden flyder med en accelereret hastighed.
• Det globale koronale magnetfelt glider hen over solens overflade via en proces, der kaldes udvekslingsgenopkobling - når lukkede løkker af magnetfelt, der spirer fra solens overflade, eksplosivt justeres med åbne magnetfeltlinjer, der strækker sig ud i solsystemet.

Hver af disse ting afslører grundlæggende processer, der finder sted ved solen, og denne forståelse har praktiske anvendelser her på Jorden.

"Det, dette giver os, er indsigt i, hvordan solen producerer langsomme og hurtige solvinde, " sagde Kasper. "At definere den mekanisme er nøglen til at forudsige, hvornår en overgang fra langsom til hurtig solvind kommer til at ramme Jorden og skabe en geomagnetisk storm."

Disse konklusioner stemmer overens med forudsigelser fremsat i 1999 og 2001 forskningsartikler fra Fisk og U-M kolleger. En af de der, Thomas Zurbuchen, er i øjeblikket associeret direktør for NASA's Science Mission Directorate.

"Det er fantastisk at se Parker Solar Probe levere en manglende puslespilsbrik til at understøtte og udvide ideer, vi først tænkte på med rumfartøjsdata fra næsten 25 år siden, " sagde Zurbuchen. "Når Parker Solar Probe flyver tættere på solen, Jeg kan ikke vente med at se, hvilke svar – og spørgsmål – vi vil lære næste gang."

Der kommer lang tid

"Dårligt."

Sådan er Fisk, medforfatter til det nye APJ Letters papir, husker, at hans tidligere arbejde blev accepteret af solfysikere. Det gav mulige forklaringer på, hvordan flere forskellige solfænomener interagerer, men dataene til at verificere sådanne ting var begrænset af teknologi. Effekter af nær-sol-fænomenerne blev kun observeret i den fjernere heliosfære. Heliosfæren er rummets område, inklusive vores solsystem, som solvinden påvirker.

I disse tidligere publikationer, Fisk teoretiserede, at i forskellige områder af coronaen, såkaldte åbne magnetiske linjer, der strækker sig fra solens overflade ud i rummet, bør cirkulere i et lukket mønster, med bevægelser både i retning af og modsat solens rotation. Og han hævdede også, at de individuelle genforbindelsesspring ville kombineres for at tillade overordnede bevægelser af koronaen over solens overflade.

Fisk fandt sine første spor om den mærkelige magnetiske aktivitet i solens heliosfære efter at have finkæmmet data indsamlet under ESA/NASAs Ulysses-mission. Lanceret i 1990, Ulysses var det første rumfartøj, der passerede over solens poler. der, rumfartøjet registrerede partikelstråling, der stammede fra lavere solbredder - et fund, der tydede på, at magnetfeltet observeret af Ulysses måtte være i bevægelse i solkoronaen.

Holdet, der udførte denne forskning, omfattede Zurbuchen og Nathan Schwadron, nu professor i fysik og astronomi ved University of New Hampshire.

Siden udgivelsen af ​​disse tidligere artikler, Fisk er gået videre til andre forskningsprojekter. Men hans kontornabo var tilfældigvis Kasper. Og da Parker Solar Probes første data kom ind sidste år, Fisk kunne se, hvordan det hele hang sammen.

"Når du får bekræftet denne grundlæggende proces, lige pludselig, der er alle disse implikationer for, hvordan solen fungerer, hvordan dets magnetfelt virker, og hvordan solvinden accelereres, " sagde Fisk. "Det giver dig mulighed for at løse mange andre sol- og stjernefysiske problemer, for nu har du de grundlæggende mekanismer."

Mens Parker Solar Probe fortsætter med at bevæge sig tættere på solen, missionen vil give rig mulighed for at teste og validere forudsigelser fra teorien.

Parker Solar Probe er en del af NASA Heliophysics Living With a Star-programmet, skabt for at udforske aspekter af sol-Jord-systemet, der direkte påvirker liv og samfund. Programmet administreres af agenturets Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, for NASA's Science Mission Directorate i Washington. Johns Hopkins APL designet, byggede og betjener rumfartøjet.

Avisen har titlen "Global Circulation of the Open Magnetic Flux of the Sun."