– яркое пятно в небе, возникающее из-за рефракции солнечного света на кристаллах льда, которые попадаются в высоких перистых облаках. Ударные волны, созданные работой ракетного двигателя, разбежались по облакам и нарушили согласованную ориентацию ледяных кристалликов. Из-за этого ложное солнце исчезло и появились круговые волны вокруг летящей ракеты. Кроме того, яркая колонна белого света возникла рядом с ракетой Altas и потянулась вслед за ней в небо. Это зрелище никого не оставило равнодушным: зрители охали и ахали от восхищения.
– Мы увидели, как появилось это ложное солнце, и ракета с SDO на борту пролетела прямо сквозь него. Потом оно пропало, – рассказывал Песнелл после запуска. – Наверное, это первый раз, когда мы послали научный космический аппарат в ложное солнце, и специалисты уже изучают это явление, так что Solar Dynamic Observatory уже помогла нам узнать кое-что о нашей собственной атмосфере.
После того как эксперты изучили видеозапись полета, они пришли к выводу, что ударные волны от ракеты каким-то образом иначе расположили ледяные кристаллы, создав гало. Им не приходилось видеть такое явление раньше, и это событие помогло узнать о новом способе формирования паргелия.
Давайте займемся наукой!
Шесть лет спустя – день в день – я посетила Дина Песнелла в Центре управления полетом SDO в Центре космических полетов имени Годдарда около Балтимора в штате Мэриленд. В комнате было тихо, и слышался только негромкий гул компьютеров и вентиляторов охлаждения. Лишь один инженер трудился, проверяя данные на ряде мониторов.
Вид Центра управления полетом Solar Dynamics Observatory в Центре космических полетов имени Годдарда в городе Гринбелт, штат Мэриленд, США. За работой группы управления наблюдает резиновая курица по имени Камилла. Источник: Нэнси Аткинсон
– Вот так мы и работаем уже шесть лет, – говорит Песнелл, – и наш космический аппарат так надежен и стабилен, что нам не нужно присутствия многочисленной команды специалистов каждый день.
На экранах видно расположение SDO в пространстве и схема поля зрения его камер: в центре квадратного прицела застыло Солнце. На другом большом экране Песнелл к моему визиту приготовил «слайд-шоу» из самых выразительных и величественных снимков, сделанных SDO. Правда, потом он признался, что на самом деле готовил эту презентацию для празднования шестой годовщины работы спутника на орбите, которое должно было состояться позже в тот же день.
С момента запуска SDO присылает данные и фотоснимки. Как сказал один сотрудник научной команды SDO, «количество данных, с которым нам приходится работать, вопиюще огромно».
Все эти данные, а они составляют примерно 98 % всей касающейся Солнца информации, собранной при помощи космических наблюдений, хранятся в Объединенном центре научных операций (Joint Space Operations Center, JSOC) в Стэнфордском университете в штате Калифорния.
Один из первых снимков, сделанных SDO 30 марта 2010 года. Сразу после включения сенсоров комплекса солнечно-атмосферной съемки AIA в их поле зрения оказался этот протуберанец, в ультрафиолетовой части спектра. Источник: NASA / группа солнечно-атмосферной съемки (AIA) / Центр космических полетов имени Годдарда
– В JSOC мы держим в 24 раза больше данных, чем все остальные вместе взятые, – говорит Песнелл.
– Данные с SDO по-настоящему раскрыли нам глаза, – говорит гелиофизик К. Алекс Янг, который тоже работает в Центре Годдарда. – Получив возможность наблюдать полный диск Солнца одновременно на различных длинах волн, мы приобрели совершенно новый взгляд на него. SDO просто нет смысла сравнивать ни с какой другой космической солнечной обсерваторией, созданной до нее, потому что раньше у нас не было ничего подобного.
Данные поступают от SDO мощным потоком, как вода из пожарного шланга, говорит Янг.
На снимке, сделанном в апреле 2016 года, видны арки линий магнитного поля, возвышающиеся над лимбом (краем диска) Солнца – они сопряжены с парой активных регионов. Спустя какое-то время, за счет вращения Солнца, они выйдут из-за горизонта и «повернутся» к наблюдателю. Заряженные частицы, двигающиеся по спирали вдоль линий поля, делают эти структуры видимыми в спектральном диапазоне жесткого ультрафиолета. Активные регионы – это районы активного столкновения противоборствующих магнитных сил, заключенных под солнечной поверхностью. Источник: проект Solar Dynamics Observatory, NASA
За шесть лет наблюдений с помощью SDO было совершено несколько революционных открытий. Одним из первых подтвердился тот факт, что на Солнце случаются индуцированные вспышки – это такие солнечные вспышки, которые возникают одновременно на большом расстоянии друг от друга, и между ними есть некая связь.
– Это явление изучают и спорят о нем десятки лет, – говорит Янг. – И до начала работы SDO у нас не было необходимого количества информации, чтобы говорить с достаточной долей уверенности о том, что такие почти одновременные взрывы как-то связаны.
Картину клубящегося солнечного «прибоя», несущегося сквозь атмосферу Солнца, зафиксировала обсерватория SDO 8 апреля 2010 года. Источник: NASA / Дэнни Рэтклифф, студия космической визуализации при Центре имени Годдарда
Есть мнение группы ученых, что места вспышек находятся слишком далеко друг от друга – иной раз их разделяют миллионы километров, – чтобы быть связанными, но другие убеждены, что существует скрытая физическая связь между такими взаимно отдаленными регионами Солнца.
На раннем этапе программы наблюдений ученые из команды SDO получили шанс изучить индуцированные вспышки. 1 августа 2010 года взорвалась вся видимая часть северного полушария Солнца, и за считаные часы произошли разнообразные вспышки и струйные извержения. Данные, собранные SDO, показали, что между местами вспышек и других событий прослеживается связь по линиям магнитного поля. С того момента, благодаря непрерывным наблюдениям обсерватории SDO во множестве областей электромагнитного спектра одновременно, ученым удалось увидеть множество индуцированных вспышек, соединенных на больших расстояниях петлями солнечного магнитного поля.
Солнце окружено особой газовой дымкой – эта атмосфера называется солнечной короной. Источник: NASA / Европейское космическое агентство / проект Solar And Heliospheric Observatory («Солнечная и гелиосферная обсерватория», SOHO)
Другой находкой, сделанной при помощи Solar Dynamics Observatory, стало первое в мире полномасштабное наблюдение несущихся с огромной скоростью солнечных волн, которые иногда называют корональными волнами или солнечными цунами. Они проявляются как волна горячей плазмы, которая, подобно прибою, мчится по поверхности Солнца.
– Мы узнали о существовании солнечных волн вскоре после запуска космической станции SOHO – Solar and Heliospheric Observatory[64] – в 1995 году, – говорит Янг. – Но мы не могли пронаблюдать их движение целиком, потому что у других обсерваторий было слишком малое поле зрения. Теперь же мы можем по-настоящему видеть, как эти волны скользят по диску Солнца, как встречаются с активными регионами и что происходит в результате взаимодействия активного региона и волны.
Янг говорит, это похоже на картину волн на поверхности пруда с выступающими валунами – можно видеть, что случается в момент встречи волны с подобными препятствиями.
Песнелл согласен с Янгом в том, что самая значительная польза от SDO – это возможность вести наблюдения всего Солнца одновременно.
– Мы можем видеть все Солнце сразу и наблюдать, как изначально скромные явления вроде солнечных волн могут перемещаться и порождать другие явления, – говорит он. – Мы отслеживаем эти волны, и, глядя на то, как они двигаются и отражаются от других объектов, мы узнаем больше о нижних слоях солнечной атмосферы, что помогает нам понять происходящее и научиться предсказывать, что может случиться дальше.
SDO помог ученым приблизиться к решению загадки, какая считается самой интересной в современной гелиофизике, – механизма разогрева солнечной короны, благодаря которому корона существенно горячее поверхности Солнца – его фотосферы.
– Если вы встанете рядом с камином, – приводит аналогию Песнелл, – и начнете шагать от него, вы почувствуете, как вам становится холоднее. Но почему-то с Солнцем все совсем не так. За счет чего же корона, сидящая поверх такой вроде бы обычной и скучной звезды, в 200 раз горячее ее самой?
Это как если бы воздух в отдалении от пылающего с треском камина оказался бы горячее самого пламени. И, если корона такая горячая, почему же она не заставляет поверхность самого Солнца нагреваться до близкой температуры?
Несмотря на то что полного понимания этого явления у астрофизиков пока нет, они делают успехи в изучении механизма производства и переноса энергии в корону. Наиболее популярная гипотеза называется гипотезой о нановспышках. Нановспышки обладают в миллиард раз меньшей энергией, чем обычные солнечные вспышки, зато, по словам Песнелла, они происходят на Солнце почти непрерывно.
Приборы на борту запущенной NASA на большую высоту так называемой зондирующей ракеты провели анализ солнечного света в области, обозначенной на этой иллюстрации белой чертой (основой снимка послужила фотография Солнца, полученная Solar Dynamics Observatory). Свет был разложен на составляющие различных длин волн – это можно видеть на исчерченных многочисленными линиями фотографиях спектров справа и слева от диска Солнца, – чтобы выяснить температуру вещества, которое мы наблюдаем на Солнце. Эти спектры дают информацию, помогающую определить, почему атмосфера Солнца намного горячее его поверхности. Фото размещено с любезного разрешения NASA / Европейские университетские информационные системы (EUNIS) / проект SDO
– По сути, это подобные очень маленьким солнечным вспышкам события, которые почти все время происходят вблизи поверхности Солнца, – объясняет он. – И мы считаем, что они играют роль нагревательных элементов.