Mise Proba-3 od Evropské kosmické agentury je známá tím, že bude vytvářet umělá zatmění Slunce tím, že navede dvě družice do letu ve velmi přesné formaci při vzájemné vzdálenosti zhruba 150 metrů. Až po dobu šesti hodin bude možné sledovat slabou atmosféru Slunce, takzvanou korónu, v těžko pozorovatelné oblasti mezi okrajem slunečního disku a vzdáleností 1,4 milionu kilometrů nad jeho povrchem. Tato nová metoda kombinující dvojici družic a jedinečnou protáhlou dráhu kolem Země umožní této misi provádět důležitou vědu, odhalovat tajemství Slunce, kosmického počasí i zemských radiačních pásů.
Proba-3 je zkráceninou celého označení Project for On-Board Autonomy 3 a jedná se o čtvrtého zástupce z řady misí, které mají na oběžné dráze demonstrovat nové technologie. Milimetrové přesnosti, se kterou se obě družice vůči sobě dokáží umístit, zatím ještě nikdy nebylo v kosmickém prostoru dosaženo. Pojďme se tedy nyní podívat na pět kosmických záhad, které bude tato mise zkoumat.
Obvykle je možné tuto oblast „mezery“ pozorovat pouze během pozemských zatmění Slunce. Přístroj ASPIICS na Proba-3 rozšíří náš detailní pohled na Slunce a jeho korónu ze tří slunečních poloměrů na pouhých 08 slunečních poloměrů, což umožní trvalé studium slunečního větru a výtrysků koronální hmoty.
Zdroj: https://www.esa.int/
1) Proč je sluneční koróna o tolik teplejší než samo Slunce?
Všichni víme, že Slunce je horké, ale stále zůstává záhadou, jak může materiál ve vnější atmosféře našeho Slunce (v koróně) dosáhnout teplot v řádu milionů stupňů. Viditelný povrch pod ní, takzvaná fotosféra, totiž má „jen“ 4500 – 6000 °C. Jenže spíše než klasický povrch bychom měli fotosféru klasifikovat jako vrstvu Slunce, ze které se může uvolnit viditelné světlo. Pod touto vrstvou je záření uniklé z atomů v horkém a hustém jádru Slunce téměř okamžitě znovu pohlceno jinými atomy. Světlo tak může být ve Slunci uvězněno opravdu dlouho, než může ve fotosféře uniknout skrz méně hustou vrstvu plazmatu nad sebou.
Při pohybu do koróny, která je méně hustá a vzdálenější od jádra Slunce, lze očekávat nižší teploty. Místo toho je tu zhruba dvěstěkrát tepleji! Mise Proba-3 bude tuto záhadu řešit studiem sluneční koróny blíže k povrchu Slunce než jakýkoli „koronograf“ před ní. Díky tomu, že jedna družice bude blokovat přímé sluneční světlo, bude druhá družice schopna pozorovat slabé viditelné světlo přicházející z koróny a pocházející až z výšky 70 000 km nad „povrchem Slunce“. Koronograf je hlavním vědeckým přístrojem mise Proba-3 a jmenuje se ASPIICS (Association of Spacecraft for Polarimetric and Imaging Investigation of the Corona of the Sun).
Jednou z věcí, které bude ASPIICS hledat, jsou vlny pohybující se ve smyčkách a chuchvalcích plazmatu v koróně. Tento druh pohybu je pravděpodobnou příčinou vysokých teplot v koróně. Koronograf bude schopen zachytit tyto rychlé pohyby v malém měřítku tím, že bude snímat vnitřní korónu až každých pár sekund. Kromě toho nám koronograf může pomocí různých světelných filtrů ukázat, které části sluneční koróny jsou žhavější než jiné. Při zobrazování v bílém světle přístroj vidí, kde je žhavé plazma (všech teplot) soustředěno a jak se pohybuje. Tyto snímky lze porovnat se snímky pořízenými přes zelený světelný filtr, který selektivně zachycuje světlo vysílané zvláště horkými částicemi v koróně. Pokud Vás přístroj ASPIICS zaujal a chtěli byste se o něm dozvědět více, určitě Vám doporučujeme tento odkaz.
Zdroj: https://www.cosmos.esa.int/
2) Co urychluje sluneční vítr?
Sluneční vítr je nepřetržitý proud plazmatu vysílaný Sluncem, který tvoří povětšinou elektrony, protony a alfa částice. Když dojde ke kolizi slunečního větru se zemským magnetickým polem, mohou vznikat polární záře v okolí severního i jižního pólu. Stejně jako pozemský vítr může i ten sluneční být pomalý, ale i rychlý, setrvalý, či nárazový. Přichází totiž ve dvou typech, které se od sebe liší nejen rychlostí, ale i složením a oblastí původu. Navzdory svému označení se pomalý sluneční vítr stále dostává k Zemi s rychlostí až 500 km/s! Tento typ je tvořen částicemi, které připomínají složení vnější atmosféry Slunce – koróny. Přestože podrobnosti zůstávají neznámé, je známo, že tento typ slunečního větru je spojen s aktivními oblastmi skvrn na Slunci, které rovněž produkují sluneční erupce.
Koronograf ASPIICS bude sledovat, jak zkroucené a koncentrované magnetické siločáry vycházející ze slunečních skvrn interagují s magnetickým polem ve vzdálenějších oblastech. I když toto pole nemůže detekovat přímo, bude pozorovat žhavé plazma v koróně, které následuje magnetické siločáry a poruchy v nich. Tím, že bude hledat „kapky“ pomalého slunečního větru, může sledovat, jak a kam je vítr vytlačován.
Rychlý sluneční vítr může dosahovat rychlostí přes dva miliony kilometrů za hodinu a je tvořen směsí částic, které docela připomínají povrch Slunce. Je známo, že tento typ slunečního větru pochází z magnetických struktur zvaných koronální díry – oblastí, kde se magnetické pole Slunce nevrací zpět do Slunce. Podél těchto „otevřených“ magnetických siločar může plazma proudit ven a vytvářet sluneční vítr.
Otázkou však zůstává, jak rychlý sluneční vítr dosahuje tak vysokých rychlostí? Aby se tato záhada vyřešila, bude mise Proba-3 pátrat po proudech a vlnách včetně „magnetických přepínačů“, o nichž se předpokládá, že dávají slunečnímu větru magnetický impuls. ASPIICS odhalí, jak se plazma pohybuje korónou od těsné blízkosti povrchu Slunce až do vzdálenosti asi 1,4 milionu km.
Zdroj: https://www.cosmos.esa.int/
3) Jak Slunce odvrhuje materiál při výronech koronální hmoty?
Výše popsaný sluneční vítr je jedním z projevů tzv. kosmického počasí, ale pokud v tomto směru musí lidstvo něco sledovat opravdu pečlivě, jsou to velké a silné sluneční bouře. Výrony koronální hmoty (CME) jsou obří bubliny nabitých částic prošpikované siločárami magnetického pole. CME se často (ale ne vždy) objevují ve stejnou dobu jako výrony elektromagnetického záření, které známe jako sluneční erupce.
Když CME zasáhne Zemi, může zdeformovat její ochranné magnetické pole a způsobit geomagnetickou bouři. Tyto bouře pak mohou mít vliv na družice, takže jsou ovlivněny navigační systémy, může docházet i k výpadkům dodávek elektřiny a i v oblastech blíže rovníku se může objevit polární záře. Rychle se pohybující CME může často vytvářet i rázovou vlnu, která urychluje protony, či další částice okolo Slunce na extrémní rychlosti. tyto solární energetické částice mohou poškozovat družice a představují riziko i pro astronauty mimo ochrannou atmosféru naší planety.
Díky misi Proba-3 budou mít vědci dobrý přehled o tom, co se děje v koróně velmi blízko slunečnímu povrchu, takže tato mise odhalí náznaky, které ve finále povedou k CME. Vědci tak budou sledovat, jak jejich erupce probíhá, jak se materiál rozpíná ven a jak interaguje s dalšími strukturami a aktivitami okolo Slunce. Tuto část sluneční atmosféry bude pozorovat po celé hodiny a lépe než jakýkoli předchozí koronograf.
4) Jak se chovají elektrony zachycené v zemských radiačních pásech?
Prostorem kolem Země se neustále prohánějí částice, které buď přicházejí ze Slunce, nebo jsou k nám vystřeleny z jiných částí Sluneční soustavy, případně k nám mohou dorazit až z mezihvězdného prostoru. Naštěstí jsme před nimi chráněni ochrannou atmosférou a magnetickým polem Země, ale totéž pole zachycuje nabité částice v prstencích kolem Země, které známe jako Van Allenovy radiační pásy.
Zdroj: https://www.esa.int/
Tyto rychle se pohybující a vysokoenergetické částice představují riziko pro kosmické přístroje. Mohou totiž narušit jejich měření i paměť, případně je trvale poškodit. A aby toho nebylo málo, představují potenciální riziko i pro astronauty. Protáhlá dráha mise Proba-3 dovede obě sondy výškou od 600 km nad Zemí až do 60 530 km nad naší planetou. To znamená, že jednou za 19,7 hodin obě družice projdou dvakrát vnitřním i vnějším radiačním pásem, které obklopují naši planetu. Existují sice i jiné mise, které prolétávají skrz oba radiační pásy naší planety, ale dráhy mise Proba-3 je výjimečná tím, že sondy projdou jejich nezvykle velkou částí. Přístroj 3DEES (3D Energetic Electron Spectrometer) bude na misi Proba-3 měřit směr původu a energii elektronů v radiačních pásech Země. Bude to poprvé, kdy se energie a toky vysokoenergetických elektronů měří současně v šesti různých směrech v zorném poli 180°.
3DEES poodhalí tajemství chování pozemských radiačních pásů za normálních podmínek, ale spatří také, jak reagují na kosmické počasí – včetně výše zmíněného slunečního větru a CME. Pokud Vás přístroj 3DEES zaujal a chtěli byste se o něm dozvědět více, určitě Vám doporučujeme tento odkaz.
Zdroj: https://space-env.esa.int/
5) Jak se v průběhu času mění energetický výdej Slunce?
Slunce svítí pořád, ale v některých dnech svítí více než jindy. V průběhu roku může celkové množství slunečního svitu, který naše planeta dostane, kolísat až o 6% v důsledku vzdálenosti Země od Slunce. Jenže v celém výpočtu se musí zohlednit také to, že se v průběhu 11letého slunečního cyklu mění množství celkové vyzařované energie zhruba o 0,1 %. Je stále předmětem vědecké diskuse, jak moc se změnil energetický výkon Slunce v delších časových obdobích (100-1000 let). Ačkoli nedávné klimatické změny jsou zcela jistě způsobeny lidskou činností, je možné, že se Slunce podílelo i na minulých klimatických změnách, jako bylo ochlazení během malé doby ledové (cca 1300-1850). Mohlo by být Slunce proměnlivější, než ukazují nedávné záznamy?
Zdroj: https://scitechdaily.com/
Slunce zodpovídá za více než 99,9 % energie, která je dostupná na zemském povrchu a i malinká změna tak může mít velký dopad na procesy které formují zdejší klima. Když budou vědci znát celkové množství energie, které Slunce vyzařuje, budou moci přesněji monitorovat vývoj klimatu. Pro zlepšení a rozšíření sledování Slunce bude „družice-Stínítko“ nepřetržitě měřit energetický výkon Slunce pomocí přístroje DARA (Digital Absolute Radiometer). DARA je navržen tak, aby minimalizoval nežádoucí rozptýlené světlo, které do něj vstupuje, dokáže se sám kalibrovat a díky rychlejšímu řídicímu systému by měl být schopen měřit častěji. Přesná kopie tohoto přístroje létá ve výšce 800 km kolem Země již od roku 2021, kdy byla vypuštěna na čínské meteorologické družici FY-3E.
Hlavním rozdílem mezi radiometrem DARA na Proba-3 a předchozími radiometry bude jeho velmi protáhlá oběžná dráha, která ho vynese do výšky 60 530 km nad zemský povrch. Větší vzdálenost od Země znamená, že vesmírné prostředí přístroje je čistší, s menším rozptylem světla. To umožní přístroji Proba-3 měřit změny slunečního záření s vysokou přesností a precizností. Pokud Vás přístroj DARA zaujal a chtěli byste se o něm dozvědět více, určitě Vám doporučujeme tento odkaz.
Přeloženo z:
https://www.esa.int/
Zdroje obrázků:
https://www.esa.int/…/26468894-1-eng-GB/Proba-3_Occulter_and_Coronagraph_spacecraft.jpg
https://www.esa.int/…/26475360-1-eng-GB/Proba-3_infographic_new_views_of_the_Sun_and_space_weather.jpg
https://www.cosmos.esa.int/../ec09c33f-5d78-fcd5-ac6f-762960758e52?t=1725454290148
https://www.cosmos.esa.int/…/ba7ab1a0-1e16-f83c-8922-eb4cb0fe4dea?t=1725440112443
https://www.esa.int/…/16019237-1-eng-GB/Illustration_showing_Van_Allen_radiation_belts.jpg
https://space-env.esa.int/wp-content/uploads/2020/12/3dees_3d_image1.png
https://scitechdaily.com/images/DARA-Instrument-scaled.jpg
Díky za zajímavé informace. Jenom s konstatováním, že „nedávné klimatické změny jsou zcela jistě způsobeny lidskou činností“, bych si dovolil nesouhlasit. Nemluvě o tom, že o půl věty dále se hovoří o podílu slunce „i“ na minulých klimatických změnách.
Článek je překladem textu na webu ESA.
Když je řeč o kosmických záhadách, už dlouho se tady neobjevil článek od pana Škorpíka. Dává si jen pauzu, doufám?
Ano a navíc se stará o náš profil na sociální síti BlueSky. 😉