Solfysik:Hvorfor studere det? Hvad kan det lære os om at finde liv hinsides Jorden?

Universe Today har undersøgt vigtigheden af ​​at studere nedslagskratere, planetoverflader, exoplaneter og astrobiologi, og hvad disse discipliner kan lære både forskere og offentligheden om at finde liv hinsides Jorden. Her vil vi diskutere det fascinerende felt inden for solfysik (også kaldet heliofysik), herunder hvorfor forskere studerer det, fordelene og udfordringerne ved at studere det, hvad det kan lære os om at finde liv uden for Jorden, og hvordan kommende studerende kan fortsætte med at studere solenergi. fysik. Så hvorfor er det så vigtigt at studere solfysik?

Prof Maria Kazachenko, som er solastrofysiker og assisterende professor i Astrophysical &Planetary Science Department ved University of Colorado, Boulder, siger til Universe Today:"Solfysik studerer, hvordan vores sol fungerer, og vores sol er en stjerne. Vi bør forstå hvordan vores hjemmestjerne fungerer af forskellige årsager. For det første er stjernerne byggestenene i vores univers. For det andet giver vores sol energi til livet og påvirker vores liv her på jorden (rumvejr, digital sikkerhed, astronauter Så for at være sikre er vi nødt til at forstå vores stjerne. Endelig er solen den eneste stjerne, hvor vi kan få højkvalitetskort over magnetiske felter, som definerer stjerneaktivitet vores sikkerhed i rummet og for at forstå universet."

Området for solfysik dateres til 1300 f.Kr. Babylonien, hvor astronomer dokumenterede adskillige solformørkelser, og græske optegnelser viser, at egypterne blev meget dygtige til at forudsige solformørkelser. Derudover dokumenterede gamle kinesiske astronomer i alt 37 solformørkelser mellem 720 f.Kr. og 480 f.Kr., sammen med at føre optegnelser for observation af synlige solpletter omkring 800 f.Kr. solpletter blev første gang observeret af adskillige internationale astronomer ved hjælp af teleskoper i 1610, herunder Galileo Galilei, hvis tegninger er blevet opbevaret den dag i dag.

I øjeblikket udføres solfysikundersøgelser af både jord- og rumbaserede teleskoper og observatorier, herunder National Science Foundations (NSF) Daniel K. Inouye Solar Telescope placeret i Hawai'i og NASA's Parker Solar Probe, hvor sidstnævnte kommer inden for 7.26. millioner kilometer (4,51 millioner miles) af solens overflade i september 2023. Men med al denne historie og videnskabelige instrumenter, hvad er nogle af fordelene og udfordringerne ved at studere solfysik?

Prof. Kazachenko siger til Universe Today, at nogle af de videnskabelige fordele ved at studere solfysik inkluderer "rigelige observationer og mange videnskabelige problemer at arbejde på; fordele fra tværfaglig forskning (stjernefysik, exoplanetsamfund)" med nogle af de videnskabelige udfordringer, der stammer fra behovet for at bruge fjernmåling, hvilket nogle gange resulterer i datafejlfortolkning.

Med hensyn til de faglige aspekter siger prof. Kazachenko til Universe Today, at nogle af fordelene inkluderer "lille og venlige samfund, et stort udvalg af forskningsproblemer baseret på fantastiske nye observationer og komplekse simuleringer, evnen til at arbejde med forskellige typer problemer (instrumentering, rumvejr). drift, forskning)" med nogle af de faglige udfordringer, herunder at finde fast beskæftigelse, som hun bemærker er "som overalt i videnskaben".

Som nævnt involverer studiet af solfysik at undersøge rumvejr, hvilket er når solvinden interagerer med Jorden, specifikt med vores magnetfelt, hvilket resulterer i de smukke nordlys observeret på de høje nordlige og sydlige breddegrader. Nogle gange er solvinden stærk nok til at skabe kaos på satellitter og endda slå strømnettet ud på tværs af Jordens overflade.

Dette blev demonstreret med Carrington-begivenheden den 1.-2. september 1859, da der blev rapporteret om brande på telegrafstationer over hele kloden, sammen med flere stærke nordlysobservationer. Mens denne begivenhed fandt sted med Jordens magnetfelt, der stort set afbøjede den indkommende solvind, kunne livet på denne planet være dødsdømt, uden at vores magnetfelt beskyttede os. Derfor, hvad kan solfysikken lære os om at finde liv hinsides Jorden?

Prof. Kazachenko siger til Universe Today, "Solen kan fortælle os om stjernernes aktivitet, herunder blusser og koronale masseudstødninger, der kan være afgørende for skabelsen af ​​liv på planeterne. Hvor hyppige er disse udbrud? Hvor stærke kan de være? Hvorfor er de nogle udbrud eruptive (efterlader stjernen) og andre indespærret (holder udbrudt plasma på stjernen) Hvorfor observerer vi for det meste indesluttede udbrud på andre stjerner , stjernedynamo)."

Som de fleste videnskabelige discipliner omfatter solfysik forskere fra utallige baggrunde, herunder de førnævnte exoplanetsamfund, men inkluderer også standardfysik, astrofysik, datalogi, plasmafysik og væskedynamik, for blot at nævne nogle få. Det er gennem konstant samarbejde og innovativ indsats fra disse baggrunde, at forskere kan studere ikke kun vores egen sol, men sole i andre solsystemer i hele kosmos. Derfor, hvilke råd kan Prof. Kazachenko tilbyde kommende studerende, der ønsker at studere solfysik?

"Vær modig, ambitiøs og arbejd hårdt," siger prof. Kazachenko til Universe Today. "Tal med studerende og videnskabsmænd, der arbejder inden for området, og vær ikke bange for at kontakte videnskabsmænd, du gerne vil arbejde med. Arbejd med dine matematik- og kommunikationsevner."

Som nævnt er solformørkelser en vigtig facet af at studere solfysik, da de både er blevet observeret og dokumenteret i tusinder af år af et utal af civilisationer over hele kloden. Formørkelsernes hellige gral er totale solformørkelser, hvilket er, når månen fuldstændigt spærrer solen ude, hvilket giver solfysikere en sjælden mulighed for at observere og studere koronale masseudstødninger, som prof. Kazachenko nævner kan være afgørende for skabelsen af ​​liv.

Den kommende totale solformørkelse, der vil krydse USA om et par måneder, vil give forskerne endnu større muligheder for at studere solens mange egenskaber, endda mere end den totale solformørkelse i 2017. Til denne kommende formørkelse planlægger prof. Kazachenko at lede en ekspedition "Eclipses en la Frontera" til Eagle Pass, TX, med National Solar Observatory's Education &Public Outreach Team.

Prof. Kazachenko fortæller til Universe Today, "Vi havde sådan en vidunderlig tid under den ringformede solformørkelse (i oktober 2023), så nu vender vi tilbage for totaliteten."

Prof. Kazachenko fortsætter:"Solformørkelsen den 8. april 2024 er rundt om hjørnet. Det er en livsændrende oplevelse. Ikke fordi jeg er solfysiker, men fordi den får dig til at føle, at du er en del af universet. Det bedste sted at se det i USA vil være i Texas (f.eks. San Antonio, Austin eller Dallas), da det kan være overskyet i resten af ​​formørkelsesstien."

Leveret af Universe Today