Solar Orbiter wykonał pierwsze zdjęcia biegunów Słońca. Przy europejskiej sondzie pracują Polacy

Spis treści:

1. Południowy biegun Słońca
2. Terra incognita
3. Kolejne odkrycia przed nami

– Dzisiaj prezentujemy pierwsze w historii ludzkości widoki bieguna słonecznego – mówi prof. Carole Mundell, dyrektor naukowa Europejskiej Agencji Kosmicznej. – Słońce jest najbliższą nam gwiazdą, źródłem życia i potencjalnym czynnikiem zakłócającym działanie nowoczesnych systemów energetycznych w przestrzeni kosmicznej i na Ziemi. Dlatego konieczne jest zrozumienie jego działania i nauczenie się przewidywania jego zachowania. Te nowe, unikatowe zdjęcia z misji Solar Orbiter są początkiem nowej ery w nauce o Słońcu. Udało się tego dokonać dzięki wprowadzeniu sondy na nową, nachyloną orbitę wokół Słońca.

Południowy biegun Słońca

– 17 lutego tego roku Solar Orbiter, przechodząc bardzo blisko Wenus, zaczął zmieniać swoją orbitę. Ta zmiana polegała na zwiększeniu kąta orbity względem orbity Ziemi (ekliptyki). To spowodowało, że teraz, po raz pierwszy w historii widzimy biegun południowy słoneczny pod kątem 17 stopni, o wiele większym niż mamy możliwość widzieć go z Ziemi. To oznacza mniejszy skrót perspektywiczny, lepszy widok na biegun, więcej informacji, na które czekaliśmy całe pokolenie – twierdzi dr Tomasz Mrozek, heliofizyk z Zakładu Fizyki Słońca Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz członek grupy naukowej Solar Orbitera.

Wszystkie dotychczasowe zdjęcia Słońca zostały wykonane z okolic równika słonecznego. Wynika to z faktu, że Ziemia, inne planety i wszystkie współczesne statki kosmiczne krążą wokół Słońca po płaskim dysku zwanym płaszczyzną ekliptyki. Przechylając swoją orbitę poza tę płaszczyznę, Solar Orbiter ukazuje Słońce z zupełnie nowej perspektywy. Właśnie ten unikatowy kąt widzenia sondy zmieni nasze rozumienie pola magnetycznego Słońca, cyklu słonecznego i działania pogody kosmicznej.

Film nagrany przez sondę 23 marca tego roku pokazuje obserwacje Słońca prowadzone pod kątem 17° poniżej równika słonecznego, co wystarczyło, aby bezpośrednio zobaczyć południowy biegun Słońca. W ciągu najbliższych lat statek kosmiczny jeszcze bardziej nachyli swoją orbitę, więc najlepsze widoki są jeszcze przed nami.

Terra incognita

– Nie wiedzieliśmy, czego dokładnie możemy się spodziewać po tych pierwszych obserwacjach. Bieguny Słońca to dosłownie terra incognita – mówi prof. Sami Solanki, który kieruje zespołem instrumentu PHI z Instytutu Badań Układu Słonecznego im. Maxa Plancka (MPS) w Niemczech.

Każdy z instrumentów sondy obserwuje Słońce w inny sposób. PHI obrazuje Słońce w świetle widzialnym i mapuje pole magnetyczne powierzchni Słońca. EUI obrazuje Słońce w świetle ultrafioletowym, ujawniając gaz o temperaturze miliona stopni w zewnętrznej atmosferze Słońca, czyli w koronie. Instrument SPICE rejestruje światło pochodzące z gazów o różnych temperaturach nad powierzchnią Słońca, ujawniając w ten sposób różne warstwy atmosfery słonecznej.

Porównując i analizując uzupełniające się obserwacje wykonane przez te trzy instrumenty, możemy dowiedzieć się, jak materia porusza się w zewnętrznych warstwach Słońca. Może to ujawnić nieoczekiwane wzorce, takie jak wiry polarne podobne do tych obserwowanych wokół biegunów Wenus i Saturna.

Te przełomowe nowe obserwacje mają również kluczowe znaczenie dla zrozumienia pola magnetycznego Słońca i tego, dlaczego zmienia się ono mniej więcej co 11 lat, co zbiega się ze szczytem aktywności słonecznej. Obecne modele i prognozy dotyczące 11-letniego cyklu słonecznego nie są w stanie dokładnie przewidzieć, kiedy i z jaką siłą Słońce osiągnie swój najbardziej aktywny stan.

Kolejne odkrycia przed nami

– Mimo tych niezwykłych dokonań to wciąż dopiero początek odkryć. W następnych latach kolejne asysty grawitacyjne Wenus wyniosą Solar Orbiter jeszcze wyżej ponad ekliptykę i zobaczymy bieguny pod kątem większym od 30 stopni. Obserwacje biegunów pozwolą, przede wszystkim dosłownie usunąć czarne plamy z modeli Słońca. Do tej pory musieliśmy zakładać warunki panujące w tych miejscach, nie wiedząc do końca, jak okolice biegunów w rzeczywistości wyglądają – komentuje dr Tomasz Mrozek.

Jednym z pierwszych odkryć naukowych wynikających z obserwacji polarnych Solar Orbitera jest upewnienie się, że na biegunie południowym pole magnetyczne Słońca jest obecnie chaotyczne. Podczas gdy normalny magnes ma wyraźny biegun północny i południowy, pomiary pola magnetycznego przeprowadzone przez instrument PHI pokazują, że na biegunie południowym Słońca występują pola magnetyczne o biegunowości zarówno północnej, jak i południowej.

Zjawisko to występuje tylko przez krótki czas podczas każdego cyklu słonecznego, w momencie maksimum słonecznego. Wtedy pole magnetyczne Słońca ulega odwróceniu i osiąga najwyższy poziom aktywności. Po odwróceniu pola magnetycznego powoli powinna narastać jedna polaryzacja, która przejmie kontrolę nad biegunami Słońca. Za 5–6 lat Słońce osiągnie kolejne minimum słoneczne, podczas którego jego pole magnetyczne będzie najbardziej uporządkowane, a aktywność Słońca osiągnie najniższy poziom.

– Nie wiadomo jeszcze dokładnie, jak przebiega ten proces. Sonda Solar Orbiter dotarła do wysokich szerokości geograficznych w odpowiednim momencie, aby śledzić cały proces z wyjątkowej i korzystnej perspektywy – zauważa Sami. Wygląda na to, że czeka nas gorący okres odkryć solarnych. Tym bardziej, że naukowcy innej sondy solarnej Proba-3 w niedługim czasie mają pokazać światu pierwsze obrazy korony słonecznej uzyskanej przez najdłuższy, kosmiczny koronograf świata. Przy obu tych niezwykłych misjach pracują polscy inżynierowie oraz naukowcy.

Nasza autorka

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.