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12月(金曜日)1、2023
ニュースレターソーラー・オービターが65年来の太陽の謎の解決に迫る

ソーラー・オービターが65年来の太陽の謎の解決に迫る

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太陽の大気はコロナと呼ばれます。 それはプラズマとして知られる帯電したガスで構成されており、温度は摂氏約 XNUMX 万度です。

太陽の表面は約6000度しかないため、その温度は永遠の謎です。 太陽のエネルギーは中心部の核炉から供給されており、熱源から遠ざかるほど自然に温度が下がるため、コロナは表面よりも低温であるはずです。 しかし、コロナは表面よりも 150 倍以上高温です。

プラズマにエネルギーを伝達する別の方法が機能しているに違いありませんが、何でしょうか?

太陽大気の乱流により、コロナ内のプラズマが大幅に加熱される可能性があると長い間疑われてきました。 しかし、この現象を調査しようとすると、太陽物理学者は現実的な問題に遭遇します。それは、必要なすべてのデータを XNUMX 台の探査機だけで収集することは不可能であるということです。

太陽を調査するには、リモートセンシングとその場測定の XNUMX つの方法があります。 リモートセンシングでは、宇宙船は遠くに位置し、カメラを使用して太陽とその大気をさまざまな波長で観察します。 現場測定の場合、探査機は調査したい領域を飛行し、空間のその部分の粒子と磁場の測定を行います。

どちらのアプローチにもそれぞれ利点があります。 リモートセンシングは大規模な結果を示しますが、プラズマ内で起こっているプロセスの詳細は示しません。 一方、その場測定では、プラズマ内の小規模プロセスに関する非常に具体的な情報が得られますが、これが大規模プロセスにどのような影響を与えるかは示されていません。

全体像を把握するには、XNUMX 機の宇宙船が必要です。 これはまさに太陽物理学者が現在、ESA主導のソーラー・オービター宇宙船やNASAのパーカー太陽探査機の形で実現しているものである。 ソーラー オービターは、太陽にできる限り近づきながら、その場での測定とともにリモート センシング操作を実行できるように設計されています。 パーカーソーラープローブは、その場で測定するために太陽そのものにさらに近づくため、太陽自体のリモートセンシングをほとんど省略しています。

しかし、それらの補完的なアプローチを最大限に活用するには、パーカー・ソーラー・プローブがソーラー・オービターのいずれかの機器の視野内にある必要があります。 そうすることで、ソーラー・オービターは、パーカー・ソーラー・プローブがその場で測定した結果の大規模な結果を記録することができました。

トリノ天体物理観測所にあるイタリア国立天体物理学研究所(INAF)の研究者であるダニエレ・テロニ氏は、ソーラー・オービターのメティス装置を支えるチームの一員です。 Metisは太陽表面からの光を遮断してコロナを撮影するコロナグラフです。 これは大規模な測定に使用するのに最適な機器であるため、ダニエレはパーカー ソーラー プローブがラインナップされる時期を探し始めました。

彼は、1 年 2022 月 XNUMX 日には XNUMX つの宇宙船がほぼ正しい軌道配置になることを発見しました。 基本的に、ソーラー・オービターは太陽を観察し、パーカー・ソーラー・プローブはすぐ横にあり、興味をそそられるほど近いですが、メティス装置の視野のすぐ外にあります。

ダニエレは問題を見つめながら、パーカー・ソーラー・プローブを視野に入れるには、ソーラー・オービターを使ったちょっとした体操をするだけで十分だと気づきました。それは、45度回転させて、太陽から少し離れたところに向けることです。

しかし、宇宙ミッションのあらゆる操作が事前に慎重に計画されており、宇宙船自体が非常に特定の方向のみを向くように設計されている場合、特に恐ろしい太陽の熱に対処する場合、宇宙船運用チームがそのようなことを許可するかどうかは明らかではありませんでした。逸脱。 しかし、誰もが科学的利益の可能性を明確にすると、決定は明確に「イエス」でした。

ロールとオフセット ポインティングが進みました。 パーカー太陽探査機が視野に入り、この探査機は一緒になって、太陽コロナの大規模な構成とプラズマの微小物理的特性の史上初の同時測定を行いました。

Solar Orbiter and Parker Solar Probe article Solar Orbiter closes in on the solution to a 65-year-old solar mystery

ソーラーオービターとパーカーソーラープローブのアーティストインプレッション

「この研究は、非常に多くの人々の貢献の結果です」と、データセットの分析を主導したダニエレ氏は言います。 彼らは、コロナ加熱速度の観測とその場を組み合わせた初めての推定を行った。

「ソーラー・オービターとパーカー・ソーラー・プローブの両方を使用できることにより、この研究はまったく新しい次元を切り開きました」と、米国ハンツビルにあるアラバマ大学のゲイリー・ザンク氏は述べ、論文の共著者でもあります。

ダニエレ氏は、新たに測定した速度と太陽物理学者が長年にわたって行った理論的予測を比較することで、乱流をエネルギー伝達の手段として特定した太陽物理学者がほぼ確実に正しかったことを示した。

乱流がこれを引き起こす具体的な方法は、朝のコーヒーをかき混ぜるときと似ています。 気体または液体の流体のランダムな動きを刺激することにより、エネルギーがより小さなスケールに伝達され、最終的にエネルギーが熱に変換されます。 太陽コロナの場合、流体も磁化されるため、蓄積された磁気エネルギーも熱に変換できます。

このような磁気エネルギーと運動エネルギーのより大きなスケールからより小さなスケールへの移動が乱流の本質です。 最小スケールでは、ゆらぎが最終的に個々の粒子、主に陽子と相互作用し、それらを加熱することができます。

太陽熱の問題が解決されたと言えるまでにはさらなる研究が必要ですが、ダニエレの研究のおかげで、太陽物理学者はこのプロセスを初めて測定しました。

「これは科学的に初めてのことです。 この研究は、コロナ加熱問題の解決における重要な前進を示しています」とプロジェクト科学者のダニエル・ミュラー氏は述べています。

ソース: 欧州宇宙機関



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