Главные проблемы солнечной физики
Несмотря на то, что Солнце - ближайшая к нам звезда, мы до сих плохо понимаем многие детали из его жизни и даже некоторые глобальным вопросы.
Да, мы знаем, как ведет себя солнце, если рассматривать его как точечный объект. Нам известно, откуда берется его энергия. Мы в общих чертах понимаем, как эта энергия переносится из ядра через зону лучистого переноса в конвективную зону и как она дальше долетает до Земли. Мы даже знаем, что ждет Солнце в конце его жизни и когда она станет красным гигантом. Но, как часто бывает, черт кроется в деталях. С появлением наблюдений с высоким пространственным и временным разрешением стало ясно, что задач для солнечных физиков еще очень много. (Например, с солнечного спутника Solar Dynamics Observatory, мы получаем изображения солнца каждые 12 минут, различая при этом точки на солнце с разрешением в 360 километров).
Чтобы понять, в каком научном направлении держать нынешний курс, НАСА раз в 12 лет опрашивает научное сообщество, в моем случае, солнечных физиков и составляет отчет, который называется Decadal Survey. В отчет включают сведения об открытиях за прошлый период, а также определяют главные научные цели на будущее. Ниже я перечисляю основные проблемы физики солнца, над которыми НАСА собирается работать в ближайшее десятилетии согласно Decadal Survey 2012:
1. Определение механизма одиннадцатилетнего цикла солнечной активности. Согласно наблюдениям солнце меняет свою активность с циклом в 11 лет. Существует много теорий почему оно это делает , но отсутствует консенсус. Это фундаментальная задача и решение ее необходимо, для понимания крупномасштабных изменений на солнце и влияние солнца на земной и космический климат.
2. Определение механизма процессов, происходящих на границе между солнцем и солнечной системой, и между солнечной системой и межзвездным пространством. До недавнего времени из-за отсутствия наблюдений и мощных компьютеров, было невозможно посчитать эти процессы. Но сейчас с запуском IBEX и появлением суперкомпьютеров ситуация сильно улучшилась.
3. Умение предсказывать изменения в космической погоде. Иными словами, что приводит к вспышкам на солнце, корональным выбросам масс, всплытиям новых активных областей. Здесь надо не только понимать, что происходит, но и уметь предупредить об этом общественность. На данный момент не существует ни одного надежного метода, предсказывающего вспышки и корональные выбросы масс. Но это необходимо для уверенной работы спутников, радиосвязи, самолетов и электросетей. Если знать, когда заранее случится вспышка, то можно уменьшить потери: закрыть телескоп, заранее поменять траекторию спутника, не полагаться только на радиосвязь и т.д.
В настоящий момент солнечная физика представляет из себя буйств различных теорий и сложного компьютерного моделирования. Наблюдений много, но интерпретировать их крайне сложно, из-за трехмерности, многотемпературности и часто полупрозрачности объектов, как например в случае солнечной короны. Каждая теория до полного отсева или утверждения довольно долго живет в серой зоне и многие открытия требуют многих лет усердной работы.
Да, мы знаем, как ведет себя солнце, если рассматривать его как точечный объект. Нам известно, откуда берется его энергия. Мы в общих чертах понимаем, как эта энергия переносится из ядра через зону лучистого переноса в конвективную зону и как она дальше долетает до Земли. Мы даже знаем, что ждет Солнце в конце его жизни и когда она станет красным гигантом. Но, как часто бывает, черт кроется в деталях. С появлением наблюдений с высоким пространственным и временным разрешением стало ясно, что задач для солнечных физиков еще очень много. (Например, с солнечного спутника Solar Dynamics Observatory, мы получаем изображения солнца каждые 12 минут, различая при этом точки на солнце с разрешением в 360 километров).
Чтобы понять, в каком научном направлении держать нынешний курс, НАСА раз в 12 лет опрашивает научное сообщество, в моем случае, солнечных физиков и составляет отчет, который называется Decadal Survey. В отчет включают сведения об открытиях за прошлый период, а также определяют главные научные цели на будущее. Ниже я перечисляю основные проблемы физики солнца, над которыми НАСА собирается работать в ближайшее десятилетии согласно Decadal Survey 2012:
1. Определение механизма одиннадцатилетнего цикла солнечной активности. Согласно наблюдениям солнце меняет свою активность с циклом в 11 лет. Существует много теорий почему оно это делает , но отсутствует консенсус. Это фундаментальная задача и решение ее необходимо, для понимания крупномасштабных изменений на солнце и влияние солнца на земной и космический климат.
2. Определение механизма процессов, происходящих на границе между солнцем и солнечной системой, и между солнечной системой и межзвездным пространством. До недавнего времени из-за отсутствия наблюдений и мощных компьютеров, было невозможно посчитать эти процессы. Но сейчас с запуском IBEX и появлением суперкомпьютеров ситуация сильно улучшилась.
3. Умение предсказывать изменения в космической погоде. Иными словами, что приводит к вспышкам на солнце, корональным выбросам масс, всплытиям новых активных областей. Здесь надо не только понимать, что происходит, но и уметь предупредить об этом общественность. На данный момент не существует ни одного надежного метода, предсказывающего вспышки и корональные выбросы масс. Но это необходимо для уверенной работы спутников, радиосвязи, самолетов и электросетей. Если знать, когда заранее случится вспышка, то можно уменьшить потери: закрыть телескоп, заранее поменять траекторию спутника, не полагаться только на радиосвязь и т.д.
В настоящий момент солнечная физика представляет из себя буйств различных теорий и сложного компьютерного моделирования. Наблюдений много, но интерпретировать их крайне сложно, из-за трехмерности, многотемпературности и часто полупрозрачности объектов, как например в случае солнечной короны. Каждая теория до полного отсева или утверждения довольно долго живет в серой зоне и многие открытия требуют многих лет усердной работы.