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ISRO的火星轨道飞行器任务(MOM):对太阳活动预测的新见解

研究人员利用太阳日冕的湍流进行了研究 无线电电路 信号通过超低成本发送到地球 三月 轨道器 当地球和 三月 它们在太阳的两侧合相(合相通常大约两年发生一次)。这 无线电电路 来自的信号 轨道器 以 10 Rʘ 的近距离穿过太阳日冕区域 (1 Rʘ = 太阳的 半径 = 696,340 公里)。分析接收信号的频率残差以获得日冕湍流谱。研究结果似乎与 Parker 的现场发现一致 太阳能 探测。这项研究提供了一个非常低成本的机会来研究日冕区域的动力学(在没有非常高成本的现场 太阳的 探针)以及对如何研究湍流的新见解 太阳的 日冕区域使用由 三月 飞往地球的轨道飞行器可以帮助改善对 太阳的 对地球生命形式和文明具有重要意义的活动。 

我们推荐使用 三月 印度轨道飞行器任务(MOM) 太空 研究组织 (印度空间研究组织)于5年2013月6日发射,计划任务寿命为XNUMX个月。它已经远远超过了它的使用寿命,目前正处于扩展任务阶段。  

一组研究人员使用来自 轨道器 研究 太阳的 当地球和日冕 三月 位于太阳的两侧。在合相期间(通常大约两年发生一次),来自轨道器的无线电信号穿过轨道 太阳的 冠状区域接近 10 Rʘ (1 Rʘ = 太阳的 距离太阳中心的半径 = 696,340 公里)日光高度,并提供学习的机会 太阳的 动力学。  

我们推荐使用 太阳的 日冕是温度可高达数百万摄氏度的区域。太阳风在该区域起源并加速并吞没行星际 剩余名额 它们塑造行星的磁层并影响 空间 近地天气环境。研究这个很重要1. 拥有一个原位探测器将是一个理想的选择,但是使用无线电信号(由航天器传输并在穿过日冕区域后在地球接收)提供了一个很好的选择。  

在最近的论文中2 发表在《皇家天文学会月刊》上,研究人员研究了太阳周期下降阶段太阳日冕区域的湍流,并报告说太阳风加速,其从亚阿尔芬流向超阿尔芬流的转变发生在 10-15 日左右。 Rʘ。 与高太阳活动期相比,它们在相对较低的太阳高度达到饱和。 顺便说一句,这一发现似乎得到了帕克探测器对日冕的直接观测的支持3 以及。  

由于日冕是一种带电等离子体介质并具有固有的湍流,它会在穿过它的电磁无线电波的参数中引入色散效应。 日冕介质中的湍流会产生等离子体密度的波动,这些波动被记录为通过该介质出现的无线电波相位的波动。 因此,在地面站接收到的无线电信号包含传播介质的特征,并对其进行频谱分析以得出介质中的湍流频谱。 这构成了航天器用于研究日冕区域的日冕无线电探测技术的基础。  

对从信号中获得的多普勒频率残差进行频谱分析,以获得日心距离在 4 到 20 Rʘ 之间的日冕湍流频谱。 这是太阳风主要加速的区域。 湍流状态的变化很好地反映在时间频率波动谱的谱指数值中。 观察到,在较低的日心距离 (<10 Rʘ) 处的湍流功率谱(频率波动的时间谱)在对应于太阳风加速区域的较低光谱指数的较低频率区域变得平坦。 靠近太阳表面的较低光谱指数值表示湍流仍然不发达的能量输入状态。 对于较大的日心距离(> 10Rʘ),曲线变陡,光谱指数接近 2/3,这表明发展的 Kolmogorov 型湍流的惯性状态,其中能量通过级联传输。  

湍流光谱的整体特征取决于诸如太阳活动周期的阶段、太阳活动区域的相对普遍性和日冕洞等因素。 这项基于 MOM 数据的工作报告了对太阳周期 24 微弱最大值的洞察,该周期被记录为一个特殊的太阳周期,其总体活动低于其他先前的周期。 

有趣的是,这项研究展示了一种使用无线电探测方法来调查和监测日冕区域湍流的非常低成本的方法。 这对于密切关注太阳活动非常有帮助,这反过来又对预测所有重要的太阳天气至关重要,尤其是在地球附近。  

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参考文献:  

  1. 普拉萨德大学,2021。 太空 天气、太阳风干扰和无线电爆发。科学欧洲。发布于 11 年 2021 月 XNUMX 日。可在 http://scientificeuropean.co.uk/sciences/space/space-weather-solar-wind-disturbances-and-radio-bursts/  
  1. 耆那教,  2022.使用来自印度火星轨道飞行器任务的 S 波段无线电信号对太阳周期 24 后极大阶段的太阳日冕动力学进行研究。 皇家天文学会月刊, stac056. 26 年 2021 月 13 日以原始形式收到。2022 年 XNUMX 月 XNUMX 日出版。DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stac056 
  1. J. C. Kasper 等人。 派克太阳探测器进入以磁为主的日冕。 物理。 牧师莱特。 127, 255101。31 年 2021 月 14 日收到。2021 年 XNUMX 月 XNUMX 日出版。DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.255101 

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乌梅什·普拉萨德(Umesh Prasad)
乌梅什·普拉萨德(Umesh Prasad)
科学记者| 《科学欧洲》杂志创始人编辑

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