Den första tvådimensionella kartan över solens magnetiska kant avslöjar variationer i solcykeln

Forskare har tillkännagett skapandet av den första tvådimensionella kontinuerliga kartan över ytan av Alfvén, den yttre gränsen för solatmosfären där material flyr ut för att bilda solvinden. Essa-gränsen, känd som punkten där plasmans hastighet överstiger magnetiska vågor, kartlades tack vare data som samlats in av NASA:s Parker Solar Probe-sond under flera år.

Forskningen kombinerade direkta observationer av Parker med mätningar från andra uppdrag, såsom Solar Orbiter och rymdfarkoster vid Lagrange L1-punkten. Resultaten, nyligen publicerade, visar att denna yta inte är enhetlig och varierar avsevärt med den 11-åriga solcykeln.

Under sex års observationer ökade den genomsnittliga ythöjden för Alfvén med cirka 30 % när solaktiviteten intensifierades. Parker-sonden, som lanserades 2018, gjorde flera pass nära Sol, korsade denna gräns vid flera tillfällen och gav direkt validering av fjärruppskattningarna.

• Parker registrerade ytkorsningar i de senaste perihelia.
• Under perioder med maximal solaktivitet dök sonden djupare under detta lager.
• Kartorna visar en oregelbunden struktur, med utsprång och spetsiga former.

Parker Solar Probe uppdrag

Parker Solar Probe representerar en milstolpe i heliofysisk utforskning genom att komma närmare Sol än någon annan rymdfarkost. Equipada Med instrument som SWEAP, som mäter solvindspartiklar, samlade sonden in viktig data inuti solkoronan.

Dessa tillvägagångssätt möjliggjorde observationer på plats av den sub-Alfvéniska regionen, där solens magnetfält fortfarande dominerar. Uppdraget är fortfarande aktivt, med rekordpassningar 2024 och 2025, vilket bidrar till att förfina modeller av solatmosfären.

Konstruktion av den nya kartan

Forskarna använde en fjärrdataskalningsteknik för att uppskatta ytformen på Alfvén. Medições av solvind på större avstånd beräknades vara nära Sol och validerades genom direkta korsningar av Parker.

I tvådimensionella representationer i ekvatorialplanet indikerar färgade linjer uppskattningar från olika källor: svart för L1-data, blått för Solar Orbiter och rött för Parker. Sammanfallen mellan dessa kurvor bekräftar metodens noggrannhet.

Observerade variationer inkluderar en generell expansion och större oregelbundenheter under solmaximum. Essas förändringar påverkar direkt frigörandet av partiklar som utgör solvinden.

Variationer i solcykeln

Ytan på Alfvén expanderar och blir skarpare med ökande solaktivitet. Under perioder av minimum ger den en jämnare form; redan på sitt maximum får den utsprång som Parker ofta strök mot i sina första passager.

Endast i två tillvägagångssätt under toppaktivitet penetrerade sonden djupt under detta lager. Essas observationer täcker uppgången av solcykel 25, som började nyligen.

Dynamiken som avslöjas hjälper till att förklara processer som magnetisk återkoppling och turbulens i korona. Dados framtid Parker lovar ännu mer detaljerade kartor, inklusive variationer i latitud.

Vetenskapliga implikationer

Att förstå ytan på Alfvén klargör grundläggande frågor om uppvärmningen av solkoronan, som når temperaturer som är miljontals grader högre än den synliga ytan. Essa-gränsen definierar var solvinden får autonomi i förhållande till solens magnetfält.

Kartorna bidrar till rymdväderprognoser, som påverkar satelliter, elnät och kommunikationer i Terra. Partículas energi från solvind kan orsaka störningar i tekniska system.

Forskningen validerar tidigare teoretiska modeller om heliosfärens expansion. Observações direktdata från Parker ger unika data för att studera partikel- och vågacceleration i korona.

Instrument och samarbeten

Parker:s SWEAP-instrument mätte elektroner, protoner och alfapartiklar direkt i det kritiska området. Internationell Colaborações integrerad data från Solar Orbiter, som observerar Sol från mellanliggande avstånd.

Rymdfarkoster vid punkt L1 övervakar solvinden som når Terra, vilket tillåter tidsmässiga korrelationer. Essa kombination av perspektiv har skapat det mest kompletta porträttet av solgränsen hittills.

Forskare framhåller att Parker fortsätter att dyka ner i corona, och lovar framsteg inom heliisics.

Oregelbunden form av bården

Ytan på Alfvén har ett taggigt och skumigt utseende, långt ifrån en slät sfär. Protuberâncias varierar med aktivitet, vilket skapar en dynamisk struktur som utvecklas under hela solcykeln.

I visualiseringar verkar gränsen oregelbunden, med utsprång som Parker har korsat i flera omloppsbanor. Essas oregelbundenheter återspeglar turbulens och instabilitet i koronala plasman.

Den skarpare formen vid solmaximum bekräftar uråldriga teoretiska förutsägelser, nu observerade direkt. Essa komplexitet påverkar uppkomsten av strukturer såsom switchbacks i solvinden.

Rymdväderapplikationer

Noggranna kartor över ytan av Alfvén förbättrar modeller för solvindsutbredning genom solsystemet. Previsões mer exakta solstormar skyddar markbunden infrastruktur och rymduppdrag.

Att förstå cykliska variationer hjälper till att förutse påverkan på satelliter och astronauter. Den konstanta solvinden bär partiklar som interagerar med planetariska magnetfält.

Framsteg på detta område gynnar teknologier som är beroende av GPS-kommunikation och navigering.