De onderzoekers hebben de turbulentie in de corona van Sun bestudeerd radio signalen die tegen ultralage kosten naar de aarde worden gestuurd maart satelliet wanneer de aarde en maart stonden in conjunctie aan weerszijden van de zon (de conjunctie gebeurt gewoonlijk eens in de ongeveer twee jaar). De radio signalen van de satelliet was door het coronagebied van de zon gegaan op een korte afstand van 10 Rʘ (1 Rʘ = zonne- stralen = 696,340 km). De frequentieresidu van het ontvangen signaal werd geanalyseerd om het coronale turbulentiespectrum te verkrijgen. De bevindingen leken consistent te zijn met in-situ bevindingen van Parker Zonne Doorvragen. Deze studie bood een zeer goedkope mogelijkheid om de dynamiek in het coronale gebied te bestuderen (bij gebrek aan zeer hoge kosten ter plaatse). zonne- sonde) en een nieuw inzicht in hoe onderzoek naar turbulentie in zonne- coronale gebied met behulp van radiosignalen verzonden door a maart orbiter naar de aarde kan de voorspelling helpen verbeteren zonne- activiteit die van grote betekenis is voor levensvormen en de beschaving op aarde.
De maart Orbiter Mission (MOM) van India Tussenruimte Onderzoeksorganisatie (ISRO) werd gelanceerd op 5 november 2013 met een geplande missieduur van zes maanden. Het heeft zijn levensduur ver overschreden en bevindt zich momenteel in de verlengde missiefase.
Een team van onderzoekers gebruikte radiosignalen van de satelliet het bestuderen van zonne- corona toen de aarde en maart bevonden zich aan weerszijden van de zon. Tijdens de conjunctieperioden, die gewoonlijk eens in de twee jaar voorkomen, kruisen radiosignalen van de orbiter de ruimte zonne- coronale gebied zo dichtbij als 10 Rʘ (1 Rʘ = zonne- stralen = 696,340 km) heliohoogte vanaf het centrum van de zon en biedt mogelijkheden om te studeren zonne- dynamiek.
De zonne- corona is het gebied waar de temperatuur kan oplopen tot enkele miljoenen graden Celsius. De zonnewinden ontstaan en versnellen in dit gebied en verzwelgen interplanetair ruimten die de magnetosfeer van planeten vormen en de ruimte weer in de buurt van de aarde. Het bestuderen hiervan is een belangrijke noodzaak1. Het hebben van een in-situ sonde zou ideaal zijn, maar het gebruik van radiosignalen (verzonden door ruimtevaartuigen en ontvangen op aarde na een reis door het coronale gebied, biedt een uitstekend alternatief.
In de recente krant2 gepubliceerd in de Monthly Notices of Royal Astronomical Society, bestudeerden de onderzoekers de turbulentie in het coronale gebied van de zon tijdens een periode van afnemende fase van de zonnecyclus en rapporteren ze dat zonnewinden versnellen en de overgang van subalfvenische naar superalfvenische stroming plaatsvindt rond 10–15 Rʘ. Ze bereiken verzadiging op een relatief lagere heliohoogte in vergelijking met een periode met een hoge zonneactiviteit. Overigens lijkt deze bevinding te worden ondersteund door de directe observatie van Solar Corona door Parker Probe3 .
Aangezien de zonnecorona een geladen plasmamedium is en intrinsieke turbulentie heeft, introduceert het dispersieve effecten in parameters van elektromagnetische radiogolven die er doorheen reizen. Turbulentie in het coronale medium veroorzaakt fluctuaties in plasmadichtheid die worden geregistreerd als fluctuaties in de fase van radiogolven die door dat medium komen. Radiosignalen die op het grondstation worden ontvangen, bevatten dus de signatuur van zich voortplantend medium en worden spectraal geanalyseerd om turbulentiespectrum in het medium af te leiden. Dit vormt de basis van de coronale radiogeluidstechniek die door het ruimtevaartuig is gebruikt om coronale gebieden te bestuderen.
Doppler-frequentieresiduen verkregen uit signalen worden spectraal geanalyseerd om het coronale turbulentiespectrum te verkrijgen op heliocentrische afstanden variërend tussen 4 en 20 Rʘ. Dit is het gebied waar zonnewind voornamelijk wordt versneld. De veranderingen in het turbulentieregime worden goed weerspiegeld in spectrale indexwaarden van het temporele frequentiefluctuatiespectrum. Het is waargenomen dat het turbulentievermogensspectrum (tijdelijk spectrum van frequentiefluctuaties) bij een lagere heliocentrische afstand (<10 Rʘ), is afgeplat in gebieden met lagere frequenties met een lagere spectrale index die overeenkomt met het versnellingsgebied van de zonnewind. Lagere spectrale indexwaarden dichter bij het oppervlak van de zon duiden op het energie-invoerregime waar turbulentie nog steeds onderontwikkeld is. Voor grotere heliocentrische afstanden (> 10Rʘ) wordt de curve steiler met een spectrale index van bijna 2/3, wat een indicatie is van traagheidsregimes van ontwikkelde Kolmogorov-type turbulentie waarbij energie door cascadering wordt getransporteerd.
De algemene kenmerken van het turbulentiespectrum hangen af van factoren zoals de fase van de zonneactiviteitscyclus, de relatieve prevalentie van zonne-actieve gebieden en coronale gaten. Dit werk op basis van MOM-gegevens geeft inzicht in de zwakke maxima van zonnecyclus 24, die wordt geregistreerd als een eigenaardige zonnecyclus in termen van algehele lagere activiteit dan andere eerdere cycli.
Interessant is dat deze studie een zeer goedkope manier aantoont om turbulentie in het coronale gebied van de zon te onderzoeken en te volgen met behulp van een radiogeluidsmethode. Dit kan enorm nuttig zijn om de zonneactiviteit in de gaten te houden, wat op zijn beurt cruciaal kan zijn bij het voorspellen van al het belangrijke zonneweer, met name in de buurt van de aarde.
***
Referenties:
- Prasad U., 2021. Tussenruimte Weer, verstoringen van de zonnewind en radio-uitbarstingen. Wetenschappelijk Europees. Gepubliceerd 11 februari 2021. Beschikbaar op http://scientificeuropean.co.uk/sciences/space/space-weather-solar-wind-disturbances-and-radio-bursts/
- Jain R., c.s. 2022. Een onderzoek naar de coronale dynamiek van de zon tijdens de post-maximafase van de zonnecyclus 24 met behulp van S-band radiosignalen van de Indiase Mars-orbitermissie. Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society, stac056. In originele vorm ontvangen 26 september 2021. Gepubliceerd 13 januari 2022. DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stac056
- J.C. Kasper et al. Parker Solar Probe betreedt de magnetisch gedomineerde zonnecorona. Fys. ds. Lett. 127, 255101. Ontvangen 31 oktober 2021. Gepubliceerd 14 december 2021. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.255101
***
