Исследование Солнца
Долгие тысячелетия Солнце было объектом поклонения и главной фигурой в мифах и легендах. Многие культуры считали его сверхъестественным или божественным по природе. Давайте проследим за историей исследования Солнца. Ранние записи о единственной звезде Солнечной системы встречаются в протоиндоевропейской мифологии, где Солнце показано в виде восходящей к небу колеснице. В германской мифологии эта колесница называлась Сол, у ведов – Сурья, а у норвежцев – Сольвенен.
Позолоченная сторона щита в норвежской солнечной колеснице
В Месопотамии Солнце называли Уту – бог справедливости и потомок Луны. У вавилонян и ассирийцев – Шамас. В Египте – Ра, поклонение которому распространилось по всему царству с 25-го века до н.э.
В Новом Свете инки, майя и ацтеки полагали, что Солнце нуждается в человеческих жертвах. У ацтеков это был бог войны, а у греков – Гелиос, который также путешествовал на колеснице по небу.
Божество Сол на монетке римского императора Константина I (примерно 315 г. н.э.)
У римлян это был Сол, лик которого изображали на монетках в 3-м веке н.э. 25 декабря праздновали рождение Солнца. В Китае его считали мудрым дедушкой, правящем в Солнечном Дворце.
Поклонение Солнцу включало и создание храмов и дворцов в его честь. К примеру, в Египте, Мальте, Англии и Ирландии еще остались каменные мегалиты, созданные для определения летнего и зимнего солнцестояний. Стоит отметить, что все это в определенном смысле первобытные методы исследования Солнца, где звезду ассоциировали с богом, а не стандартным небесным телом. Следует переместиться дальше и увидеть, как выглядели научные методы исследования.
Люди наблюдали все внимательнее и начали появляться первые научные концепции. В 1-м тысячелетии до н.э. вавилонские мудрецы отметили, что перемещение звезды по эклиптике лишено однородности. Позже мы поймем, что все дело в движении планеты Земля.
Иллюстрация геоцентрической системы Птолемея, созданная Бартоломеу Велью в 1568 году
В 5-м веке до н. э. Анаксагор говорит, что Солнце – огненный шар, чей свет отражается от Луны. В 3-м веке до н. э. Эрастофен предлагает первую дистанцию Солнца от Земли – 148-153 млн. км. В это же время Аристарх Самосский считает, что Солнце находится в центре Вселенной, а планеты совершают обороты вокруг него. Позже эту точку зрения поддержат исламские и индийские астрономы.
В 1032 году Ибн Сина наблюдает за транзитом Венеры и понимает, что планета находится ближе к Солнцу, чем мы. Солнечные пятна отобразили и задокументировали в Китае в 206 г. до н. э.
Пластина с солнечными пятнами, созданная в 1612 году
Революционной для понимания Солнечной системы и места в ней Земли и других планет стала модель Николая Коперника (гелиоцентрическая модель мира), где Солнце находилось в центре Вселенной. Появление в 17-м веке телескопа помогло отобразить первые детали звезды и планет. В 1672 году Кассини смог вычислить дистанцию к Марсу, что помогло определить точную отдаленность от Солнца. Согласитесь, что в этих работах прослеживается больше научных методов, чем в период обожествления.
В 1666 году Исаак Ньютон первым наблюдал за солнечным светом через призму и доказал, что видит несколько цветов. В 1800 году Уильям Гершель открыл инфракрасное излучение. Спектроскопические исследования начали зарождаться в 19 веке на основе изучения светового звездного спектра.
Солнце, наблюдаемое в EUV между минимумом (слева) и максимумом (справа)
Еще одним этапом в изучении стало развитие термодинамики, где главным вкладчиком выступил Уильям Томпсон. Он предложил, что Солнце – постепенно остывающее жидкое тело, излучающее внутренний тепловой запас.
Герман фон Гельмгольц предложил возраст звезды в 20 млн. лет, что не сходилось с земным возрастом (тогда считали 300 млн. лет). В 1920 году Артур Эддингтон сообщил, что давление и температура в ядре способны привести к слиянию, что и вызывает выработку энергии.
Исследование
Давайте рассмотрим новые современные исследования Солнца. Космическая эпоха 20-го века помогла ответить на большую часть вопросов. В 1959-1968 гг. к Солнцу направились первые спутники – Пионеры 5, 6, 7, 8 и 9. Они сумели получить первые данные о солнечном ветре и магнитном поле.
В 1970-х гг. стартуют Гелиос 1 и 2, остановившиеся на орбитальном пути Меркурия и получившие обновленные и более точные сведения о ветре и короне. В 1973 году появляется космическая станция Skylab, использующая для изучения солнечную обсерваторию Аполлон.
В 1980-м году начали изучать гамма, рентгеновские и УФ-лучи. В 1991 года Япония запускает спутник Yohkoh, который до 2001 года наблюдал за вспышками. Наконец в 1995 году появляется космическая обсерватория SOHO. Она установилась в точке Лагранжа и функционировала до появления в 2010-м SDO. В 2006 году для наблюдений отправили STEREO.
Но это не последние миссии. Солнце крайне важно, потому что от его активности зависит комфорт и возможность нашего выживания, а также космическая погода. В 2017 ЕКА планирует отправить Solar Orbiter, который установится на дистанции в 0.28 а. е. к звезде и будет фиксировать ее перемены. В 2018 году может стартовать зонд Plus НАСА, который подойдет на 8.5 солнечных радиусов и будет заниматься измерением частичек и энергии солнечной короны.
Не будем забывать, что кроме энергии и тепла, Солнце щедро поливает нас радиацией, от которой спасает только земное магнитное поле. Но Земле повезло с позицией, поэтому звезда стала источником жизни, который периодически пытается нас убить. Ниже можно ознакомиться со знаменательными датами изучения Солнца.
Космические аппараты, исследовавшие Солнце
- 150 г. до н.э. – Птолемей создает «Альмагест», в котором описывает модель нашей системы. Она считалась верной до 16 века;
- 1543 г. – Николай Коперник демонстрирует работу «Революции небесных тел», в которой продвигает гелиоцентрическую (Солнце в центре) модель;
- 1610 г. – Галилео Галилей и Томас Харриот отдельно наблюдают за солнечными пятнами в телескопы;
- 1645-1715 гг. – Активность солнечных пятен не сократилась, что могло привести к небольшому ледниковому периоду. Обычно замершие реки оставались жидкими круглый год на более низких высотах;
- 1814 г. – Обнаружение спектральных линий на Солнце. Стали отпечатками элементов в 1859 году;
- 1826-1843 гг. – Официальное признание существования цикла солнечных пятен;
- 8 июля 1842 г. – Первый ИК-обзор солнечной короны, выполненный в период полного затмения в Милане;
- 1848 г. – Солнечные пятна отображают более прохладную температуру, чем остальная фотосфера;
- 1 сентября 1859 г. – Первый обзор вспышки и ее геомагнитных эффектов на Земле;
- 18 июля 1860 г. – Первый зарегистрированный выброс корональной массы, зафиксированный в момент затмения;
- 1942 г. – Впервые заметили солнечное радиоизлучение;
- 1946 г. – Первый ракетный обзор нашей звезды;
- 7 марта 1962 г. – НАСА отправляет орбитальную солнечную обсерваторию (OSO-1);
- 1973-1974 гг. – Команда Skylab использует телескоп Аполлон для многоспектрального солнечного анализа с земной орбиты;
- 1994 г. – Первая миссия (Улисс) по изучению космического пространства выше и ниже солнечных полюсов;
- 26 июня – 5 ноября 1994 г. – Улисс выполняет первые наблюдения за солнечными полярными участками;
- 8 сентября 2004 г. – Аппарат Генезис доставляет образцы солнечного ветра, собранные на удаленности в 1.5 млн. км;
- 23 апреля 2007 г. – Аппарат STEREO создал первые 3D-изображения Солнца;
- Февраль 2010 г. – Обсерватория Солнечной Динамики приступает к изучению формирования солнечной активности и космической погоды через вычисление внутреннего звездного пространства, магнитного поля, раскаленной плазмы короны и уровня яркости;
- 6 февраля 2011 г. – Зонд STEREO переходит на противоположную солнечную сторону, непрерывно передавая обратно снимки;
Источник
Космические аппараты изучающие солнце
С началом космической эры наши знания о светиле стали активно пополняться благодаря летательным аппаратам. Уже «Спутник-2» провёл первые спектральные измерения светила в диапазонах излучения, которые не пропускает земная атмосфера. В 1959 году советские миссии «Луна-1» и «Луна-2» экспериментально открыли солнечный ветер — потоки заряженных частиц, испускаемых Солнцем. Первыми специальными аппаратами для изучения звезды стали американские Pioneer 6, 7, 8 и 9, запущенные в 1965–1968 годах и предназначенные для долгосрочного изучения «космической погоды» — активности солнечного ветра. Последний из «Пионеров» проработал аж до 1983 года.
В 1980 году NASA вывело на орбиту спутник Solar Maximum Mission (SMM) для исследований Солнца. Через девять месяцев работы SMM потребовался ремонт, который был успешно выполнен экипажем Space Shuttle Challenger в 1984 году.
С аппаратом для изучения Солнца связан один из первых случаев ремонта на орбите. Главной целью спутника Solar Maximum Mission, стартовавшего в 1980 году, было изучение солнечных вспышек. Аппарат проработал чуть более полугода, с февраля по ноябрь, после чего у него сломалась система ориентации, и зонд перешёл в безопасный режим. В итоге астронавтам с космического челнока Challenger пришлось ловить спутник, устранять неисправность и снова выводить его на орбиту.
Солнце в разных спектрах
Снимки, сделанные телескопом в разных спектрах — с фильтрами, позволяют определить температуры в разных областях солнечной поверхности. Человеческий глаз не может разглядеть волны сильнейшего ультрафиолетового излучения, поэтому картинки приходится подкрашивать. Зветло-зелёный снимок, например, сделан при 4500 Å (ангстрем). Области, генерирующие этот тип света, имеют температуру около 5700°С. Благодаря зеленому светофильтру, мы можем видеть сверхгорячие солнечные вспышки, температура которых может достигать 6,3 млн °С.
Одной из самых успешных миссий стала солнечная и гелиосферная обсерватория NASA под названием SOHO, запущенная в 1995 году. Об успехе проекта говорит хотя бы то, что планируемый срок работы этого телескопа составлял три года, однако в ноябре 2016‑го миссию продлили по крайней мере до декабря 2018‑го.
Особый прибор на борту аппарата SOHO — спектрометрический коронограф LASCO — блокирует прямой солнечный свет, затеняя его диском. Это позволяет наблюдать корону плазмы вокруг солнца, видимую только в моменты солнечных затмений.
SOHO постоянно наблюдает как глубинные слои Солнца, так и его корону. На аппарате установлен коронограф, закрывающий диск звезды, что позволяет в деталях изучать корону и даёт побочный эффект: аппарат открыл уже более 3000 мелких комет. Кстати, на сайте миссии soho.nascom.nasa.gov снимки Солнца ежедневно обновляются. Так что всегда можно глянуть, какая нынче у светила корона, есть ли пятна, видны ли протуберанцы. SOHO позволяет спрогнозировать выбросы солнечного вещества в сторону Земли. Для чего это нужно? Одним — чтобы морально подготовиться к магнитной буре, другим — чтобы не пропустить полярное сияние, а третьим — вовремя отключить спутники и тем самым избежать их поломки.
Аппарат Parker Solar Probe
Летом 2018 года откроется окно для запуска дерзкой миссии Parker Solar Probe. Этот аппарат, созданный в NASA, должен стать спутником Солнца и совершить минимум 26 оборотов вокруг звезды. Изюминка в том, что один из перигелиев орбиты Parker Solar Probe (сближение 19 декабря 2024 года) окажется в нижних слоях солнечной короны, всего в 6 миллионах километров от поверхности. Зонд разогреется почти до полутора тысяч градусов, для защиты от столь высоких температур предусмотрен 11‑сантиметровый щит.
Собранные аппаратом данные помогут понять, как теплота и энергия движутся через корону и управляют солнечным ветром, влияющим на космическую погоду на Земле. Аппарат сделает более двадцати близких подлётов к Солнцу в течение семи лет. NASA назвало эту миссию в честь астрофизика Юджина Паркера, коренным образом изменившего наше представление о влиянии выбросов Солнца на Солнечную систему.
Так человечество впервые в истории «нырнёт» в Солнце — по крайней мере, в его атмосферу.
Эта статья была опубликована в журнале OYLA №2(30) . Оформить подписку на печатную и онлайн-версию можно здесь.
Источник
Космические аппараты изучающие солнце
Непосредственные исследования с помощью космических аппаратов
Солнце
Большие планеты Солнечной системы
Астероиды, кометы
Ресурсы Интернет
3717 дн. с момента
50-летняя годовщина со дня первого полета человека в космос
Последние действия на сайте
Исследование Солнца космическими аппаратами
Непосредственные исследования Солнца космическими аппаратами
Целью аппаратов было изучение солнечной плазмы, микрометеоритных потоков, космических лучей, магнитных возмущений, солнечного ветра, физики частиц. «Пионер-6» исследовал комету Когоутека в 1973 и передал данные о её хвосте.
«Пионер-7» провел эксперимент, связанный с попыткой обнаружить следы атмосферы Луны, а также участвовал в исследовании кометы Галлея
Спутник по исследованию переходных областей и короны Солнца. Запущен на околополярную земную орбиту. Приборы на спутнике TRACE получают изображения Солнца в ультрафиолетовых лучах очень высоких энергий
Регистрирует солнечное излучение от мягкого рентгеновского излучения (
3 кэВ) до гамма-излучения (
Осуществление высокоточных измерений малых изменений напряжённости солнечного магнитного поля, изучение динамики солнечных магнитных полей, исследование вариаций светимости Солнца, изучение энергетики солнечного ветра, исследование процессов, порождающих ультрафиолетовое и рентгеновское излучение
Мониторинг коронарных выбросов вещества, которые могут нанести ущерб электросетям на Земле и спутникам в небе
«PICARD» предназначен для мониторинга характеристик солнца, таких как его диаметр и поверхностная плотность потока излучения, с целью оценки влияния колебаний солнечной активности на климат Земли и расширения знаний о физике Солнца
Научное оборудование аппарата обеспечивало измерение характеристик космической пыли, космических лучей, солнечного ветра и проведение плазменных экспериментов и магнитометрические измерения. КА Улисс прошел через 4 хвоста комет. 1 мая 1996 года Улисс неожиданно прошёл сквозь газовый хвост кометы C/1996 B2 (Хякутакэ), тем самым показав, что длина хвоста составляет как минимум 3,8 а. e. В 1999, 2000 и 2007 годах Улисс также проходил сквозь газовые хвосты комет C/1999 T1 (Макнота — Хартли), C/2000 S5 и C/2006 P1 (Макнота)
Orbiting Solar Observatory
Аппарат «Дженезис» летал вокруг Солнца и собирал частицы солнечного ветра. В 2004 совершил посадку на Землю. Частицы солнечного ветра и микрочастицы межпланетного пространства изучаются непосредственно в лабораториях. Genesis собрал около 20 мкг элементов солнечного ветра. Самое большое значение в его работе придается исследованию изотопов кислорода, который, после водорода и гелия, является в Солнечной системе самым распространенным элементом
Исследование проблемы образования элементов (D, 3He, Li, Be) во время вспышек; исследование на околоземной орбите химического и изотопного составов ускоренных во вспышке ядер, а также энергетических и временных характеристик вспышечных электронов и протонов; мониторинг верхних слоев атмосферы Земли по поглощению жёсткого ультрафиолета спокойного Солнца и др. 1 декабря 2009 года вышел из строя из-за проблем с системой энергопитания
Планируемые в будущем
КА, который приблизится к поверхности Солнца на расстояние до десяти солнечных радиусов. Задачи: определение структуры и динамики магнитных полей в источниках солнечного ветра, выявление уровня энергии, испускаемой короной Солнца, и ускорения солнечного ветра, определение того, какие механизмы ускоряют и переносят энергетические частицы, изучение частиц плазмы около Солнца и их воздействие на солнечный ветер и образование энергетических частиц.
Источник
➤ Adblockdetector