नासाच्या पार्कर सोलर प्रोबने गोळा केलेल्या डेटाचा वापर करून शास्त्रज्ञांच्या आंतरराष्ट्रीय संघाने सूर्याच्या चुंबकीय काठाचा पहिला सतत द्विमितीय नकाशा तयार करण्यात यश मिळवले आहे. हेलिओफिजिक्समधील हा मैलाचा दगड तथाकथित Alfvén पृष्ठभागाचे अभूतपूर्व दृश्य प्रदान करतो, ही गंभीर सीमा जिथे सौर सामग्री ताऱ्याच्या चुंबकीय प्रभावापासून सुटते आणि संपूर्ण ग्रह प्रणालीद्वारे वाहणारे सौर वारा बनते.
संशोधनातून असे दिसून आले आहे की ही सीमा गुळगुळीत, एकसमान गोलाकार नसून एक जटिल, अनियमित आणि सतत बदलणारी पृष्ठभाग आहे. निरीक्षणे पुष्टी करतात की सौर क्रियाकलापांच्या 11 वर्षांच्या चक्रानुसार त्याचा आकार आणि उंची मोठ्या प्रमाणात बदलते, सूर्याद्वारे ऊर्जा कशी सोडली जाते हे समजून घेण्याचा एक महत्त्वाचा घटक.
हे तपशीलवार मॅपिंग सौर विज्ञानासाठी एक महत्त्वपूर्ण प्रगती दर्शवते, कारण ते ठोस डेटा प्रदान करते जे सौर वातावरणाबद्दल सैद्धांतिक मॉडेल प्रमाणित करते आणि सुधारते. सौर कोरोनाचे विसंगत ताप आणि सौर वाऱ्याचा प्रवेग यासारख्या प्राचीन रहस्यांचा उलगडा करण्यासाठी अल्फेनच्या पृष्ठभागाची गतिशीलता समजून घेणे महत्त्वाचे आहे.
पार्कर सोलर प्रोबचा सोलर कोरोनामध्ये प्रवास
2018 मध्ये लाँच केलेले, पार्कर सोलर प्रोब मिशन “सूर्याला स्पर्श करणे”, इतर कोणत्याही मानवी कलाकृतींपेक्षा आपल्या ताऱ्याच्या जवळ जाणे या धाडसी उद्दिष्टाने डिझाइन केले होते. अत्याधुनिक हीट शील्डसह सुसज्ज, प्रोब लंबवर्तुळाकार कक्षा करते ज्यामुळे ते वारंवार सूर्याच्या बाह्य वातावरणात, कोरोनामध्ये डुबकी मारते. पेरिहेलिया या नावाने ओळखल्या जाणाऱ्या या परिच्छेदांदरम्यानच अंतराळयान अत्यंत आणि पूर्वी न शोधलेल्या वातावरणाविषयी अमूल्य डेटा गोळा करते.
प्रोब अत्याधुनिक उपकरणांच्या संचासह सुसज्ज आहे, ज्यामध्ये SWEAP (सोलर विंड इलेक्ट्रॉन्स अल्फास आणि प्रोटॉन) वर जोर देण्यात आला आहे, जे थेट सौर पवन कणांचे मोजमाप करतात. सूर्याद्वारे उत्सर्जित होणाऱ्या प्रकाशाचे विश्लेषण करणाऱ्या दूरस्थ वेधशाळांच्या विपरीत, पार्कर सिटूमध्ये, म्हणजे साइटवर मोजमाप करते. या क्षमतेमुळे तिला अनेक प्रसंगी शारीरिकरित्या अल्फेनची पृष्ठभाग ओलांडता आली, नवीन नकाशा तयार करण्यासाठी वापरलेल्या डेटासाठी आवश्यक प्रमाणीकरण प्रदान केले आणि या अदृश्य सीमेच्या अचूक स्थानाची पुष्टी केली.
Alfvén पृष्ठभाग नकाशा कसा तयार केला गेला
अभूतपूर्व नकाशा तयार करणे हा एक जटिल प्रयत्न होता ज्याने विविध डेटा स्रोत एकत्र केले. संशोधक केवळ पार्कर सोलर प्रोबच्या थेट मोजमापांवर अवलंबून नव्हते. त्यांनी ही माहिती इतर मोक्याच्या अंतराळ मोहिमांमधील दूरस्थ निरीक्षणांसह एकत्रित केली, ज्यामुळे सौर सीमेचे अधिक संपूर्ण आणि मजबूत पोर्ट्रेट तयार केले.
सौर ऑर्बिटर प्रोबमधील डेटा, ESA आणि NASA यांच्यातील सहकार्य जे मध्यवर्ती अंतरावरून सूर्याचे निरीक्षण करते आणि L1 Lagrange पॉइंटवर स्थित अंतराळयान, जे पृथ्वीजवळ येणाऱ्या सौर वाऱ्याचे सतत निरीक्षण करतात, हे महत्त्वपूर्ण होते. स्केलिंग तंत्राचा वापर करून, शास्त्रज्ञांनी सूर्याच्या जवळपासच्या मोठ्या अंतरावर घेतलेल्या मोजमापांचा अंदाज लावला.
वास्तविक पार्कर क्रॉसिंगचा वापर “ग्राउंड ट्रुथ” म्हणून हा अभ्यासाचा मुख्य मुद्दा होता. जेव्हा तपासणी प्रत्यक्षरित्या सीमा ओलांडली तेव्हा, गोळा केलेला डेटा कॅलिब्रेट करण्यासाठी आणि दूरस्थ अंदाजांमधून तयार केलेल्या नकाशाच्या अचूकतेची पुष्टी करण्यासाठी वापरला गेला. अंदाज आणि थेट मोजमाप यांच्यातील उल्लेखनीय योगायोगाने वापरलेल्या पद्धतीला उच्च विश्वासार्हता दिली.
कालांतराने सौर सीमेची गतिशीलता
नकाशाद्वारे प्रकट झालेल्या सर्वात प्रभावशाली शोधांपैकी एक म्हणजे अल्फेनच्या पृष्ठभागाचे अत्यंत गतिमान स्वरूप, जे सौरचक्राच्या समक्रमितपणे नाटकीयरित्या बदलते. सहा वर्षांच्या निरीक्षणांमध्ये, ज्यामध्ये किमान ते जास्तीत जास्त सौर चक्र 25 पर्यंतचे संक्रमण समाविष्ट होते, शास्त्रज्ञांनी नोंदवले की पृष्ठभागाची सरासरी उंची अंदाजे 30% ने वाढली आहे. याचा अर्थ असा की सूर्याची क्रिया जसजशी तीव्र होत जाते तसतसे सूर्याचे ठिपके आणि ज्वाळांसह, त्याचा चुंबकीय प्रभाव अंतराळात आणखी विस्तारतो, सीमा बाहेरच्या दिशेने ढकलतो. पृष्ठभागाचा आकार देखील विकसित होतो: सौर शांततेच्या काळात, ते अधिक गोलाकार आणि गुळगुळीत होते. तथापि, सौर कमाल दरम्यान, ते अंतर्निहित चुंबकीय क्षेत्राची जटिलता प्रतिबिंबित करणाऱ्या बल्ज आणि व्हॅलीसह, अधिक अनियमित आणि काटेरी रचना प्राप्त करते. हे बदल सौर वारा कसा आणि कोठे सोडला जातो यावर थेट परिणाम करतात, जे शेवटी पृथ्वी आणि इतर ग्रहांवर पोहोचतात तेव्हा गती आणि घनता यासारख्या गुणधर्मांवर परिणाम करतात.
चुंबकीय काठाचा अनियमित आकार काय प्रकट करतो
नकाशा पुष्टी करतो की Alfvén चा पृष्ठभाग परिपूर्ण गोलापासून दूर आहे, एक जटिल स्थलाकृति प्रस्तुत करते, ज्याचे शास्त्रज्ञांनी वर्णन केलेले “काटेरी” किंवा “सुरकुतलेले” आहे. ही अनियमित रचना म्हणजे सूर्याच्या दृश्यमान पृष्ठभागावरून निघणाऱ्या चुंबकीय क्षेत्रांच्या जटिल जाळ्याचे थेट प्रतिबिंब आहे.
हे फुगे आणि प्रोट्र्यूशन्स केवळ स्थलाकृतिक तपशील नाहीत; ते चॅनेल किंवा प्राधान्य क्षेत्र म्हणून कार्य करतात ज्याद्वारे सौर प्लाझ्मा आंतरग्रहीय अवकाशात अधिक सहजतेने बाहेर पडू शकतो, ज्यामुळे वेगळ्या वैशिष्ट्यांसह सौर पवन प्रवाह निर्माण होतात.
विशेष म्हणजे, त्याच्या पहिल्या काही परिभ्रमण दरम्यान, पार्कर प्रोबने अल्फेनच्या पृष्ठभागाच्या मुख्य थराच्या खाली सातत्याने डुबकी मारण्याआधी या फुग्यांच्या शीर्षांना वारंवार “स्किम” केले. केवळ सौर क्रियाकलापांच्या तीव्रतेमुळेच तपासाला उप-अल्फवेनिक वातावरणात अधिक वेळ घालवण्यासाठी सीमा पुरेशी विस्तारली.
या सीमारेषेची गुंतागुंत थेट चुंबकीय रीकनेक्शन आणि प्लाझ्मा टर्ब्युलेन्स यांसारख्या कोरोनामध्ये होणाऱ्या मूलभूत शारीरिक प्रक्रियांशी निगडीत आहे. त्याचा आकार समजून घेतल्याने शास्त्रज्ञांना सौर वाऱ्याच्या चुंबकीय क्षेत्रामध्ये “स्विचबॅक”, झिगझॅग-आकाराचे पट यांसारख्या घटनांचे मूळ अधिक चांगल्या प्रकारे समजून घेण्यास मदत होते.
कोरोनल हीटिंगचे रहस्य उघड करणे
अल्फेनच्या पृष्ठभागावरील संशोधनाचा खगोल भौतिकशास्त्रातील सर्वात मोठ्या गूढतेवर थेट परिणाम होतो: कोरोनल हीटिंगची समस्या. सौर कोरोना लाखो अंश सेल्सिअस तापमानापर्यंत पोहोचतो, ज्यामुळे तो त्याच्या खाली दिसणाऱ्या पृष्ठभागापेक्षा शेकडो पट जास्त गरम होतो, ही परंपरागत थर्मोडायनामिक्सच्या नियमांना नकार देणारी एक विरोधाभासी घटना आहे.
कोरोनाला गरम करणारी ऊर्जा चुंबकीय लहरींद्वारे सूर्याच्या आतील भागातून वाहून नेली जाते असे मानले जाते, ज्याला अल्फेन लहरी म्हणतात. Alfvén पृष्ठभाग हा असा प्रदेश आहे जेथे या लाटा आणि प्लाझ्मा वेगळे होतात, ऊर्जा हस्तांतरणाची मर्यादा परिभाषित करते. या सीमारेषेचे अचूक मॅपिंग केल्याने शास्त्रज्ञांना ही ऊर्जा कोरोनामध्ये कशी जमा केली जाते आणि नंतर सौर वाऱ्याला गती देण्यासाठी कशी वापरली जाते याविषयीच्या सिद्धांतांची चाचणी घेता येते.
अचूक मापनामागील तंत्रज्ञान
या अभूतपूर्व मॅपिंगच्या यशाचे श्रेय एकाच मोहिमेला दिले जाऊ शकत नाही, तर वेगवेगळ्या अवकाश वेधशाळांमधील समन्वयात्मक सहकार्यामुळे. दृष्टीकोनांच्या संयोजनाने हेलिओस्फियरचे त्रिमितीय आणि तात्पुरते समृद्ध दृश्य ऑफर केले. पार्कर सोलर प्रोबने थेट संपर्क डेटा प्रदान केला, तर सौर ऑर्बिटरने मध्य-अंतराचा संदर्भ प्रदान केला आणि L1 वरील अंतराळ यानाने पृथ्वीजवळ सौर पवन “फिनिश लाइन” मॉनिटर म्हणून काम केले, ज्यामुळे शास्त्रज्ञांना कोरोनामधील घटनांना आपल्या ग्रहावरील परिणामांशी जोडता आले.
अंतराळ वादळ अंदाज सुधारणे
मूलभूत विज्ञानासाठी त्याच्या मूल्याव्यतिरिक्त, या संशोधनाचा अंतराळ हवामानाच्या क्षेत्रात थेट व्यावहारिक अनुप्रयोग आहे. सौर वाऱ्याच्या उत्पत्तीचे आणि प्रसाराचे अधिक अचूक मॉडेल्स पृथ्वीवर सौर वादळांचे आगमन आणि कोरोनल मास इजेक्शनची भविष्यवाणी करण्याची क्षमता सुधारण्यासाठी आवश्यक आहेत.
जमिनीवर आणि अंतराळात, गंभीर पायाभूत सुविधांचे रक्षण करण्यासाठी अधिक अचूक आणि दूरचा अंदाज महत्त्वाचा आहे. तीव्र भूचुंबकीय वादळे दळणवळण आणि GPS उपग्रहांचे नुकसान करू शकतात, विद्युत ग्रिड ओव्हरलोड करू शकतात आणि कक्षेत अंतराळवीरांच्या आरोग्यास धोका निर्माण करू शकतात, ज्यामुळे ही प्रगती जागतिक तांत्रिक सुरक्षेच्या दिशेने एक महत्त्वपूर्ण पाऊल बनते.
