В 12:40 утра по московскому времени в пятницу 8 октября с ракетного полигона Уайт-Сэндс в Нью-Мексико был запущен космический аппарат CLASP2.1, который расшифровывается как хромосферный спектрополяриметр 2.1. Он полетел внутри ракеты-зонда Black Brant IX, достигнув высоты 271 км в суборбитальном полете. Миссия была разработана международными исследователями и сотрудниками НАСА для измерения магнитного поля Солнца в критической части его атмосферы — хромосфере. CLASP2.1 — это третий космический полет прибора CLASP в ракете-зонде, который длился 6 минут. В течение этого короткого времени он фотографировал различные участки хромосферы, чтобы проанализировать ее магнитное поле.
Почему важно знать магнитное поле Солнца
Большая часть активности нашего Солнца, например, солнечных вспышек, определяется его магнитными свойствами. Дэвид Маккензи, астрофизик из Центра космических полетов им. Маршалла НАСА и главный исследователь миссии CLASP2.1, говорит, что именно магнетизм делает астрофизику интересной. «Это особенно верно в физике Солнца«, — добавляет он.
Вспышки на Солнце, а также другая активность на ее поверхности могут влиять на жизнь как на Земле, так и в космосе. Мы знаем, что излучение от вспышки, вредное для человека, не может пройти через атмосферу Земли. Однако они могут:
- создают помехи для радио- и GPS-сигналов;
- повреждать атомные станции и электростанции;
- вызывают перебои в подаче электроэнергии;
- угрожают космонавтам за пределами защиты магнитного поля Земли.
«Понимая магнитное поле Солнца, мы можем научиться предсказывать, когда эти события произойдут«, — объясняет Маккензи.
Хромосфера: место возникновения солнечных вспышек
Нижний слой атмосферы Солнца называется хромосферой из-за своего ярко-красного цвета, обусловленного преимущественно водородным составом. Она перекрывает фотосферу звезды и простирается примерно на 10000 км.
Поверхность хромосферы характеризуется развевающимися языками огня, которые достигают высоты 7000 км. Температура достигает нескольких миллионов градусов. Внутри солнечной хромосферы, с другой стороны, наблюдаются хромосферные извержения, особенно вблизи линии разделения между сильными магнитными полями противоположной полярности. Это взрывы материи и света с испусканием радио- и рентгеновского излучения. Активные области, характеризующиеся солнечными вспышками, очень яркие и энергичные: выделяемой энергии достаточно, чтобы поднять массу в сто триллионов тонн на высоту в тысячу метров над поверхностью Земли.
Однако в настоящее время мы мало что знаем о магнитном поле в хромосфере. Во многом это связано с тем, что хромосферу сложно измерить: мы можем наблюдать ее и оценивать ее высоту во время солнечных затмений с помощью коронографов, но, конечно, такие характеристики, как магнитное поле, необходимо анализировать другими способами.
Магнитное поле, измеренное CLASP2 и CLASP2.1
Первоначальной миссией проекта была миссия CLASP. Последующими были CLASP2 и теперь CLASP2.1. Поскольку исследователи не могут напрямую измерить магнитное поле, научный прибор CLASP был разработан для измерения влияния магнитного поля в хромосфере, где сверхгорячий солнечный материал излучает ультрафиолетовый свет.
Эффект Зеемана в магнитном поле
Телескоп для наблюдения за Солнцем проекта CLASP направляет ультрафиолетовый свет на спектрограф — прибор, который разделяет свет на различные компоненты в зависимости от длины волны. Каждая длина волны выглядит как «зазубрина» в световом спектре. Они называются спектральными линиями. В присутствии магнитного поля эти линии иногда расходятся — явление, известное как эффект Зеемана. Расщепление спектральных линий поляризует свет: поэтому излучение имеет тенденцию колебаться в определенном направлении или даже по кругу.
CLASP2.1, оснащенный специальным фильтром, будет измерять эту поляризацию. Это позволит исследователям точно определить, насколько сильно магнитное поле в солнечной хромосфере расщепило спектральные линии излучения. «Величина расщепления зависит от силы магнитного поля«, — объясняет МакКензи. «Если вы можете измерить количество расщепления, тогда у вас есть показатель того, насколько сильным является магнитное поле«.
Преемники CLASP2.1
В будущем МакКензи надеется установить прибор CLASP на свободно летающий спутник, где он сможет проводить непрерывные измерения солнечной хромосферы. Однако сначала необходимо продемонстрировать его реальное функционирование и возможности. Именно поэтому короткие полеты ракетных зондов позволяют исследователям проверить и усовершенствовать различные элементы оборудования.
В любом случае, преемники CLASP2.1 должны быть способны охватить исследование гораздо большего числа участков солнечной хромосферы, анализируя магнитное поле в более широком регионе. Конечно, если прибор действительно даст хорошие результаты и его можно будет запустить на реальном спутнике, то результаты, которые он получит, будут очень важны.