Быстрый взгляд на Солнце: «8 минут террора»
В апреле 2009 г. всего на 8 минут астрономы заглянут в «секретную» часть Солнца. Ученые называют эту область «переходной» — здесь, примерно в 5 тыс. км над поверхностью звезды контроль над движениями раскаленных газов почти полностью переходит от гравитационных сил к магнитному полю. Здесь происходят взрывы солнечных вспышек, отсюда корональные выбросы вещества отправляются в долгий путь в космос, здесь происходит ускорение частиц солнечного ветра до многих миллионов километров в час. Коротко говоря, это — область, которая задает солнечную «погоду», и ученые намерены раскрыть ее многочисленные тайны.
«В начале будущего года мы запустим экспериментальный телескоп, способный замерять направления силовых линий магнитного поля в этой переходной области, — говорит Джонатан Кёртан (Jonathan Cirtain), занятый в этом проекте. — В предыдущих исследованиях изучались магнитные поля выше и ниже этого региона, и мы надеемся стать первыми, кому это удастся».
Новый телескоп, получивший название SUMI (Solar Ultraviolet Magnetograph Investigation), должен заступить на службу в апреле 2009 г. В основе его работы — эффект зеемановского расщепления, открытого голландским физиком Питером Зееманом (Pieter Zeeman) еще в конце XIX в. Суть этого явления состоит примерно в следующем. Возьмем стеклянную трубку, заполненную раскаленным газом, и поместим ее в сильное магнитное поле. Спектр излучения, которое испускает этот газ, расщепится на 2 отдельных линии, причем тем более разные, чем сильнее приложенное магнитное поле. Магнитное поле Солнца — штука не из слабых, и здесь также наблюдается зеемановский эффект. Взгляните, к примеру, на иллюстрацию слева.
Таким образом, измеряя степень расщепления, можно рассчитать силу магнитного поля в данной области. А по направлению поляризации расщепленного излучения можно узнать и направление векторов силовых линий поля. Сила и направление — это все, что нужно знать о магнитном поле.
Подобный подход уже тысячи раз с успехом использовался при изучении солнечных пятен, но к переходной области над ними пока не применялся. «Это просто неудачное стечение обстоятельств, — говорит Кёртан. — Газ в переходной области не создает достаточного числа ярко выраженных спектральных линий в видимом диапазоне». Зато их достаточно в ультрафиолете — но с Земли, защищенной озоновым слоем, вести подобные наблюдения нереально. Придется подняться выше.
Спутник SUMI поднимется над земной атмосферой на борту ракеты Black Brant, способной выводить грузы на суборбитальную высоту — до 300 км. Здесь телескоп окажется выше 99,99% массы атмосферы, и тогда, в начале второй минуты полета, защитные шторки раскроются и SUMI взглянет на Солнце. У него будет лишь 8 минут.
Датчики SUMI будут наблюдать пару спектральных линий. Первая из них — на 155 нм, от ионов углерода, а вторая — 280 нм, связанная с ионами магния. «Сами по себе эти ионы не представляют особого интереса, — добавляет Кёртан, — но они создают самые отчетливо заметные спектральные линии при условиях температуры и давления, которые типичны для переходной области над поверхностью Солнца».
Ученый готовится к старту с надеждой и ужасом: по его мнению, работать с этим точным инструментом, мчащимся на высоте 300 км со скоростью 8 тыс. км/ч, будет «восемью минутами террора», и закончатся они только тогда, когда шторки SUMI снова захлопнутся, и аппарат начнет возвращение на Землю. Для этого на зонде будут установлены парашюты.
Стоит сказать, что Джонатан Кёртан не ждет от этих 8 минут немедленных научных прорывов. По его мнению, предстоящий запуск позволит, прежде всего, проверить концепцию исследования в деле. Если все пройдет успешно, подобных экспериментов будет проведено несколько, а в будущем возможна и отправка такого инструмента на постоянное дежурство на орбиту.
Кстати, мы уже не раз писали о наблюдении контролируемых магнитным полем Солнца процессов. Достаточно вспомнить колоссальный кувырок, который удалось заснять нацеленным на Солнце зондам и в который были вовлечены миллиарды тонн раскаленного вещества («Кульбит»).
По сообщению NASA