Звук внутри звезды помог астрономам увидеть обратную сторону Солнца

Благодаря хитроумной программе учёные могут видеть происходящее на обратной (показана синим цветом) стороне Солнца (иллюстрация с сайта soi.stanford.edu).

Солнце вращается. Разглядеть его с разных сторон нетрудно. Но поверхность-то постоянно меняется. И кажется невозможным увидеть, что происходит на дальней от нас стороне светила в данный момент, не запустив туда камеру. Однако теперь Солнце для нас – прозрачно.

Специалисты из центра изучения Солнца университета Стэнфорда (Stanford Solar Center) разработали метод (пресс-релиз — тут), позволяющий видеть на экране компьютера дальнюю от Земли поверхность нашего дневного светила, притом, что для этого её вовсе не снимает (напрямую) никакой космический аппарат, летящий с той стороны.

Получаемое изображение перемещающихся с обратной стороны Солнца пятен и разнообразных активных областей генерируется компьютером на основе данных, собираемых спутником SOHO (совместный проект NASA и ESA).

Этот американо-европейский аппарат был запущен в 1995 году, и предназначен он для непрерывного наблюдения за Солнцем. Спутник постоянно находится в точке, лежащей на прямой, соединяющей Землю и Солнце, на расстоянии 1,6 миллиона километров от нашей планеты.

Таким образом, SOHO, как и любой наблюдатель на поверхности Земли, может всегда видеть лишь обращённую к нам поверхность Солнца. Но в некотором роде он может видеть и вглубь него, за счёт регистрации прохождения через Солнце звуковых волн, генерируемых бурлящими горячими газами. Гелиосейсмологию учёные сравнивают с медицинским ультразвуком, способным показать младенца в чреве матери.

Фрагмент поверхности Солнца, видимая сторона. Из этого хаоса, оказывается, можно высчитать и своего рода «тени» от стороны обратной (иллюстрация с сайта soi.stanford.edu).

В 2000 и 2001 году учёные Чарльз Линдсей (Charles Lindsey) и Дуг Браун (Doug Braun) из Северо-Западной исследовательской ассоциации (NorthWest Research Associates) создали первые компьютерные методы, позволявшие получить некоторые изображения событий на дальней поверхности Солнца, однако они имели ограничения.

Казалось, ещё шаг и недостатки будут устранены, но несколько лет ушло на то, чтобы создать на основе тех программ объединённый алгоритм, лишённый прежних недостатков и способный показывать в любой момент времени всю заднюю поверхность Солнца — как по краям, так и по центру, как у экватора, так и вблизи полюсов.

Этот программный инструмент назвали MDI Farside Graphics Viewer. Надеемся, перевод не нужен? Только требуется пояснить, что MDI – это один из приборов SOHO – доплеровский измеритель, необходимый в качестве поставщика исходной информации.

Типичные траектории звуковых волн внутри Солнца. Синяя стрелка – направление на Землю и спутник SOHO (иллюстрация с сайта soi.stanford.edu).

Метод был развит командой из Стэнфорда (Stanford University), занятой работой со спутником SOHO, и Кеннетом Осландом (Kenneth Oslund) из Калифорнийского технологического института (Caltech).

Теперь учёные могут увидеть зарождающийся солнечный шторм за много дней до того, как за счёт вращения Солнца он окажется на видимой его стороне (а один оборот нашей звезды вокруг своей оси занимает 27 дней).

Это умение очень важно для предсказаний вспышек и солнечных штормов, которые самым непосредственным образом отражаются на наших земных делах: от самочувствия людей и работы транспорта до «самочувствия» систем связи и линий электропередачи.

Так, в октябре 2003 года некоторые из наиболее активных областей, сильнейших за тот солнечный цикл, неожиданно показались у восточного края Солнца, уже распространяя и рентген, и мощнейший ультрафиолет, и высокоэнергетические частицы, а также выдавая огромные выбросы вещества из кроны в межпланетное пространство.

Тогда ещё астрономы не могли видеть полностью всю заднюю поверхность Солнца (на одну треть — максимум) и, тем более, в таких деталях, как стало возможным сейчас. Потому и нельзя было сделать заблаговременное предупреждение.

Временный сбой систем энергоснабжения (в Канаде и Швеции) и отказ некоторых спутников – лишь одни из многочисленных последствий того шторма.

С новым методом учёные намерены развить системы оповещения о бурных колебаниях «погоды на Солнце» за пару дней до того, как эти активные области повернутся к нам «лицом». Но как же работает этот метод?

Каждую секунду 7 тысяч участков из большой армии конвекционных ячеек (гранул) на поверхности Солнца погружаются вниз, посылая при этом сильные звуковые волны.

Так как с ростом глубины скорость звука в толще Солнца увеличивается, волны эти претерпевают преломление, плавно поворачивая обратно к поверхности. Так, порой сделав пару-тройку таких путешествий, они достигают противоположной стороны Солнца, где очень влияют на активность имеющегося там газа, то есть — гранул на видимой стороне.

При этом глубинные области, лежащие непосредственно под активной зоной на поверхности Солнца, обладают скоростью звука чуть-чуть большей, чем соседние зоны, и волны от таких точек достигают противоположной стороны звезды чуть-чуть раньше соседних (разница невелика – доли процента).

Так выглядит обобщённая картина активных областей на Солнце (развёрнутая проекция). В центре – участок поверхности, соответствующий дальней стороне, по краям – ближней (иллюстрация с сайта soi.stanford.edu).

Снимая по специальной методике видимую нам поверхность Солнца, можно вычислить и вид обратной его стороны. MDI Farside Graphics Viewer как раз и занимается таким вычислением.

Для интересующихся подробностями – пояснения здесь. А вот этот ролик (2,12 мегабайт, MPEG) демонстрирует пример — о какой съёмке идёт речь.

«Это достижение окажется особенно важным в течение следующего солнечного максимума, который должен начаться в 2011 году, когда солнечная деятельность будет на пике», — говорит один из авторов работы, физик из Стэнфорда Филипп Шеррер (Philip Scherrer).

Астрономы предсказывают, что следующий солнечный цикл будет на 30-50% более сильным (активным), чем в предыдущий раз.



Учёные озадачены: кометы рождаются в огне?

14 марта 2006

Обнаружена гигантская холодная Суперземля

14 марта 2006

Зоркий сыщик бросил якорь у Марса

13 марта 2006

Юпитер вырастил новое Большое красное пятно

10 марта 2006

Аномальный Энцелад предоставляет условия для жизни

10 марта 2006