вторник, 16 декабря 2014 г.

1-я Книга Федора. Файл 1-В. За границей нашего мира


    «Вояджер-1» с 1977 года пережил три ударные волны от выбросов Солнца


    «Космический корабль «Вояджер-1» («Voyager 1») за время своего путешествия с 1977 года пережил уже три ударные волны от выбросов Солнца, пишет НАСА.
    Ударная волна возникает, когда Солнце испускает выброс корональной массы, выбрасывая магнитное облако плазмы, и при этом создается волна давления в межзвездной среде.
    Первую ударную волну космический аппарат испытал в октябре-ноябре 2012 года, вторую – в апреле-мае 2013 года. Вторая волна помогла исследователям определить, что корабль покинул гелиосферу – пузырь из солнечного ветра, окружающий нашу Солнечную систему. Третью ударную волну «Voyager 1» обнаружил в феврале 2014 года.
    «Большинство людей думает, что межзвездная среда является ровной и спокойной. Но на самом деле ударные волны более распространены, чем мы раньше думали», - заявил профессор физики из Университета Айова Дон Гурнетт 15 декабря на заседании Американского геофизического союза в Сан-Франциско. Он отметил, что, чем дальше «Voyager» уходит от гелиосферы, тем плотнее межзвездная среда и ученые выясняют, с чем это может быть связано.
    Гурнетт предполагает, что ударные плазменные волны распространяются далеко в космос, возможно, даже в два раза дальше, чем расстояние между Солнцем и той точкой в пространстве, в которой сейчас находится космический аппарат» (16.12.2014, 12:45).

    «Вояджер-1» продолжает фиксировать третью волну космического «цунами»

    «"Волна цунами", которую зафиксировал «Вояджер-1» в начале этого года, до сих пор не утихла, сообщает НАСА. Это самая продолжительная и сильная ударная волна, из тех, что были замечены в межзвёздном пространстве.
    «Большинство людей могло бы подумать, что межзвёздная среда однородна и спокойна. Но ударные волны там фиксируются чаще, чем мы ожидали», - сказал Дон Гарнетт (Don Gurnett), профессор физики в Университете штата Айова. Дон Гарнетт выступил с докладом на заседании Американского геофизического союза в Сан-Франциско в понедельник, 15 декабря.
    «Волной цунами» называют процесс, при котором поток плазмы, состоящей в основном из электронов и протонов наряду с небольшим количеством более тяжёлых элементов, выброшенный с большой скоростью при корональном выбросе массы звезды, сталкивается с межзвёздной плазмой - заряженными частицами в пространстве между звёздами.
    «"Волна цунами" вызывает резонанс в ионизированном газе - он "поёт" или вибрирует, подобно колоколу», - говорит Эд Стоун, научный сотрудник миссии «Вояджера», базирующейся в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене.
    Это третья ударная волна из тех, что уже пережил «Вояджер-1». Первая прошла в октябре-ноябре 2012 года, вторая, с ещё более высокой плотностью плазмы, в апреле-мае 2013. Третья волна обнаружена в феврале, и она идёт до сих пор, согласно данным ноября. Космический зонд за это время преодолел 400 миллионов километров.
    «Это знаменательное событие вызывает вопросы, которые будут стимулировать новые исследования о природе «ударов» в межзвёздной среде», - сказал Леонард Бурлага (Leonard Burlaga), астрофизик НАСА, который занимался анализом данных о магнитном поле, передаваемых «Вояджером».
    Необычная протяжённость последней «волны» пока не объяснена. Неизвестно, как быстро она движется и какую область пространства покрывает.
    Вторая «волна цунами» помогла исследователям определить, что в 2013 «Вояджер-1» покинул гелиосферу, созданную солнечным ветром, охватывающую Солнце и планеты солнечной системы. Плотная плазма «звенит» на более высокой частоте, среда, через которую летит «Вояджер», в 40 раз плотнее, чем та, через которую он двигался ранее. Это позволило сделать вывод о том, что аппарат пересёк границу Солнечной системы и вышел в межзвёздное пространство.
    «Плотность плазмы, фиксируемая «Вояджером», увеличивается, - говорит Стоун. - Это потому, что межзвёздная среда плотнее, чем среда в гелиосфере, или это эффект ударной волны? Мы ещё не знаем».
    Гарнетт, автор доклада о волнах плазмы, ожидает, что такие ударные волны распространяются далеко в космос, возможно, вдвое дальше, чем расстояние между Солнцем и космическим аппаратом сейчас». (16/12/2014). 


    Исторический фальстарт «Вояджера»

    «Событие века пока не состоялось. Американский геофизический союз, выпустивший накануне сообщение с торжественным заголовком: "Вояджер-1" покинул Солнечную систему», через несколько часов разослал скорректированный текст, в котором речь идет лишь о том, что зонд «вошел в новый регион космоса». 
    Чуть позже «хозяева» «Вояджера», ученые Лаборатории реактивного движения НАСА, выступили с заявлением, что они пока не видят признаков того, что «Вояджер» действительно вышел в межзвездное пространство
    Произошел фальстарт, а значит - человечество пока не вышло на просторы Галактики. Когда же это произойдет, и в чем значение этого события?

    За границей нашего мира

    Строго говоря, никакой четко определенной границы между Солнечной системой и межзвездным пространством нет. Точнее, у нее есть множество разных границ. Например, зона, где господствует притяжение Солнца, простирается до внешней границы облака Оорта, на расстояние около 1 светового года.
    Если учесть, что запущенный 36 лет назад «Вояджер-1» на данный момент находится на расстоянии 16,9 светового часа от Солнца, то до этой границы он не дотянет и за тысячу лет.
    Поэтому в качестве внешней границы Солнечной системы ученые рассматривают значительно более близкий рубеж - границу гелиосферы. Так называют область, заполненную солнечным ветром, потоком заряженных частиц от Солнца. 
    На границе этого «пузыря» солнечный ветер ослабевает настолько, что больше не может преодолеть давление межзвездных частиц. Зона, где устанавливается равновесие, и рассматривается как граница, за которой начинается межзвездная среда.
    Согласно расчетам ученых, эта межзвездная среда должна сильно отличаться от внутренних районов Солнечной системы, в частности, свойствами частиц космических лучей - среди них должны доминировать высокоэнергетичные частицы галактического происхождения. Кроме того, должно измениться направление магнитного поля - солнечное поле должно смениться межзвездным.

    Первый и последний?

    Еще в конце августа 2012 года ученые обнаружили, что приборы «Вояджера-1» зафиксировали резкие изменения в космических лучах разного происхождения.  Поток аномальных космических лучей - частиц с энергиями более 0,5 мегаэлектронвольт, рождающихся в области гелиосферного ударного слоя, - упал почти до нуля. В то же время начал расти поток галактических космических лучей. 
    Именно об этом и сообщил в своей статье в «Geophysical Research Letters» сотрудник университета Нью-Мексико Билл Веббер. Он не заявлял прямо о том, что «Вояджер» вышел за пределы гелиосферы, но говорил, что параметры космических лучей «соответствуют ожидаемым для межзвездной среды».
    Решающим признаком того, что «Вояджер-1» вышел в межзвездное пространство, станет смена направления силовых линий магнитного поля - они должны сменить ориентацию с солнечной на межзвездную. Однако пока этого не произошло.
Среднее количество протонов с энергией 0,5 МэВ (кривая А), электронов галактических космических лучей (кривая B) и протонов с энергией 200 МэВ (кривая C) по данным «Вояджера-1»
    Это, безусловно, будет триумф человеческой мысли и технологий, но можем ли мы, нынешнее поколение, записать его на свой счет? 
    «Вояджеры» стали действительно уникальными аппаратами, но они были созданы в разгар холодной войны и на пике космической гонки. С тех пор человечество сильно сбавило темп, и сейчас уже никто не ожидает, что в ближайшие десятилетия мы выберемся даже за пределы околоземной орбиты, а уж планы по созданию межзвездных исследовательских зондов и вовсе не выходят за пределы эскизов.
    Вполне возможно, что если «Вояджер-1» сможет выйти на просторы Галактики, он останется первым и последним посланцем человечества, которое сейчас значительно больше интересуется гаджетами, чем Вселенной»(21.03.2013, 15:04). 

    Ученые объяснили неравномерность попадания космических лучей на Землю

    «Зонд «IBEX» помог ученым выяснить, что галактические лучи попадают на Землю неравномерно из-за вытянутой формы гелиосферы, говорится в статье, опубликованной в журнале «Science».

Модель межзвездного магнитного поля за пределами Солнечной системы по данным «IBEX». Красной стрелкой показано направление движения Солнечной системы в Галактике
    Граница Солнечной системы, так называемая гелиопауза, находится на расстоянии примерно 16 миллиардов километров от Солнца. Там поток солнечного ветра и магнитное поле Солнца ослабевают настолько, что уже не могут преодолеть давление межзвездного вещества. Извне плазменный «пузырь» Солнечной системы, гелиосферу, со всех сторон «бомбардирует» поток космических лучей. Несмотря на то, что большую часть из них отклоняет ее магнитное поле, остальные все же достигают Земли.
    Единственным источником информации, поступающей непосредственно из гелиопаузы, является аппарат «Вояджер-1». Также для изучения этой области предназначен зонд НАСА «IBEX», находящийся на орбите Земли. В 2009 году он построил карту всей границы гелиосферы и показал, что линии межзвездного магнитного поля почти перпендикулярны направлению движения Солнечной системы сквозь Галактику.
    Нэйтан Шводрон (Nathan Schwadron) из университета Нью-Гэмпшира в Дареме (США) и его коллеги сопоставили найденные этими аппаратами данные с наблюдениями за поведением космических лучей, полученными в обсерваториях IceCube в Антарктиде, Milagro в горах Нью-Мексико (США) и AS7 на Тибете. Их наблюдения могут объяснить, почему частицы космических лучей поступают на Землю неравномерно, и со стороны «хвостовой» части гелиосферы их регистрируется больше, чем с противоположной стороны.
    Используя данные «IBEX», ученые построили компьютерную модель поведения магнитного поля межзвездной среды вокруг гелиосферы, где магнитное поле Солнца заставляет их отклоняться. Ученые предположили, что из-за этого меняется и траектория космических лучей, в результате чего они достигают Земли в разных пропорциях. Оказалось, что получившаяся модель хорошо согласуется с наблюдениями, что подтверждает результаты «IBEX», хотя и расходится с результатами «Вояджера».
    Данные «Вояджера» свидетельствуют о другом направлении магнитных линий за пределами гелиосферы, однако ученые в дальнейшем надеются выяснить причины этого расхождения.
    «Анализ, проведенный в этой статье, хорошо коррелирует с теоретическими представлениями о гелиосфере, которые основываются на наших моделях, использующих наблюдения «IBEX» для определения направления межзвездного магнитного поля. Гелиопауза сильно вытянута в «подветренную» сторону более чем на 3 триллиона километров, что может влиять на попадание высокоэнергетических космических лучей в Солнечную систему» - пояснил Николай Погорелов из университета Алабамы в Хантсвилле (США), выпускник Московского физико-технического института, слова которого приводятся в сообщении на сайте НАСА». (14.02.2014, 17:26).

    [ Дополнение 21 октября 2015 года:    

    Ученые узнали, что межзвездный ветер горячее, чем считалось раньше

    «Межзвездный ветер, дующий сквозь Солнечную систему, обладает более высокой температурой, чем предполагалось ранее, к такому выводу пришла группа ученых из University of New Hampshire, опубликовавшая результаты своей работы в специальном выпуске журнала «Astrophysical Journal Supplement» (ApJS).

© Фото: UNH
    Ученые в течение шести лет изучали данные, полученные в ходе космической миссии IBEX («Interstellar Boundary Explorer» - «Исследователь межзвёздных границ») - научно-исследовательского спутника НАСА, предназначенного для изучения границы Солнечной системы и межзвёздного пространства и запущенного 19 октября 2008 года.
    Полученные с помощью IBEX данные позволили уточнить физические условия межзвездной среды, окружающей нашу Солнечную систему. Как известно, гелиосфера (область пространства вокруг Солнца, ограниченная распространением солнечного ветра), защищает нашу Солнечную систему от опасных высокоэнергетических космических излучений и фактически является щитом, защищающим жизнь.
    Благодаря приборам IBEX исследователи выяснили, что межзвездный ветер, являющийся одним из важнейших элементов межзвездной материи, оказывающей давление на гелиосферу, обладает более высокой температурой, чем было ранее выявлено с помощью космического исследовательского зонда "Ulysses"». (20.10.2015, 22:30).] 

    [ Дополнение 9 декабря 2015 года:

    Scientists Simulate the Space Environment During NASA's New Horizons Flyby

Видео: «NASA | Tracking Space Weather for New Horizons»«The black lines in this movie show clouds of solar material – called coronal mass ejections or CMEs – on their months-long journey from the sun to the outer reaches of the solar system. The simulation helps show what space environment NASA's New Horizons mission might experience during its flyby of Pluto on July 14, 2015»Credits: NASA\Odstrcil

    «When destined to stay close to Earth, spacecraft often must withstand the hazards of our space environment. They can be exposed to regular radiation showers from the sun and – if the space weather is particularly intense, such as when the giant clouds of solar material that erupt off the sun called coronal mass ejections pass by – they can go into safe mode.
    However, because there is less data available, we know less about what a spacecraft endures further away. So, as NASA's New Horizons mission reaches a historical milestone on its journey to explore the outer solar system, scientists have an all new question: What is the space environment like at Pluto?  
    A few months before New Horizons was due to reach this icy dwarf planet, a community of scientists came together to determine just what kind of a environment the mission would experience during its historic flyby. While the simulations aren't 100% conclusive, this first ever attempt to characterize space weather conditions so far from our own home opens the door to better protecting our spacecraft – and eventually humans -- as we continue to explore the solar system and beyond.
    To attempt to map what surges of particles are passing by Pluto, the Community Coordinated Modeling Center, or CCMC, at NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, sought input from space weather scientists around the nation. The CCMC houses numerous software models to help scientists with their research and also to enable improved space weather forecasting.
    "Here at Goddard, we focus on the space environment near Earth," said Peter MacNeice, who led the CCMC's attempt to gather the models. "But past Earth, farther away from the sun, the environment changes quite a bit. So we reached out to teams all around the country for their expertise."
    Such characterizations of space rely on understanding an environment far different from the one we experience in our day-to-day lives on Earth. The particles in space are few and far between – though space is not, in fact, a perfect vacuum. A constant stream of particles from the sun, called the solar wind streams outward. This population of particles can also be enhanced by the coronal mass ejections, or CMEs, that sometimes erupt from the sun. Various particles from outside our heliosphere can also make it into the solar system, adding to the mix. Once out past Jupiter, flows of hydrogen from outside our solar system can also be detected, flying upstream against the solar wind.
    What's more, many of these particles are electrically charged, creating a complex, constantly changing electromagnetic environment with magnetic fields traveling along for the journey. Consequently, assessing just what percentage of the particles in a region of space are neutral or charged is a crucial part of understanding how material moves through space. Close to the sun, the charged particles are in abundance; past Jupiter and Saturn, the neutrals dominate.
    Taking such things into consideration, scientists modeled what temperature, density and wind speed could be expected around Pluto in mid-July 2015. One model that was updated to accommodate such differences in the outer solar system is called Enlil–named after the Sumerian god of the wind. Created by Dusan Odstrcil in the 1990s, Enlil is regularly used to simulate the movement of CMEs as they move through the inner solar system. For the New Horizons project, Odstrcil, a space weather scientist at Goddard, incorporated additional models and expanded the simulation to reach all the way out to Pluto.
    "We set the simulation to start in January of 2015, because the particles passing Pluto in July 2015 took some six months to make the journey from the sun," said Odstrcil. "During that time there were 120 separate CMEs."
    The new version of the model tracks these giant clouds of solar gas in a way never before done. Because of the way the sun spins, the solar wind and CMEs all end up leaving the sun radially and form a spiral pattern, looking – if viewed from above -- a little like the swirls on a peppermint candy. This can be seen in normal Enlil simulations, but given the many months of travel time in the new simulation, the CMEs slow down and ultimately merge with other CMEs and with the solar wind to form even larger clouds. The shape of these merged regions changes, getting thinner and longer until they appear almost as semicircular tree rings around the sun -- with some of the clouds ultimately being as long as the distance between the sun and Pluto itself. These CMEs end up looking very little like the balloon-shaped CMEs we see closer to home.
    "Our simulation estimates that during the New Horizon approach, Pluto might be immersed in a region with very low solar wind densities, lasting for about one month," said Odstrcil. "This will be followed by a large merged region which could significantly compress Pluto's atmosphere."
    As this is the first time such a concerted effort has been made to simulate the space environment so far from Earth, the scientists who have worked on these models know that they are unlikely to be a perfect reflection of reality. Odstrcil, for example, says his model could be off by two to three weeks. However, comparing the models to real time measurements from New Horizons will help with calibration and making the simulations more sophisticated.
    In combination, taking such steps opens up the door to better understand the space environment further away than ever before. Expanding models to incorporate the outer planets can help us protect our spacecraft – and ultimately human travelers – from the sun's radiation.
    Moreover, such research helps us understand the very evolution of the outer solar system. Space weather events near Venus, for example, are known to rip parts of the atmosphere off. What could similar eruptions have done farther out? Combining New Horizons data with the space weather models could well help us find out». (July 10, 2015).

    НАСА показало видео космической погоды Солнечной системы

    «НАСА представило видео, демонстрирующее изменение космической погоды при подлете станции "New Horizons" к Плутону. На анимации показано распространение звездного ветра (потока заряженных частиц от светила) в Солнечной системе в период с 1 февраля по 24 апреля 2015 года. Об этом сообщается на сайте агентства.
    Знание космической погоды (характеристик солнечного ветра, в частности, скорости и плотности потока частиц) необходимо ученым для обеспечения безопасности движения "New Horizons" в условиях космической радиации, поскольку последняя может негативно повлиять на микроэлектронику станции.
    Ученые отметили, что им удалось проверить имеющиеся теории (в частности, модель Энлиль, названную в честь шумерского бога войны и используемую НАСА для расчетов космической радиации), прогнозирующие динамику космической погоды и сравнить выдаваемые ими результаты с наблюдаемыми данными...» (9 декабря 2015, 12:23). 

Видео: «Simulating Space Weather at Pluto». «This video shows a simulation of the space environment all the way out to Pluto in the months surrounding New Horizons’ July 2015 flyby. At the time, scientists at NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, worked with the New Horizons team to test how well their models—and other models contributed by scientists around the world—predicted the space environment at Pluto. Understanding the environment through which our spacecraft travel can ultimately help protect them from radiation and other potentially damaging effects. Visualizers at Goddard recently updated the movie of the model, creating this new release, December 2015»

    Space Weather to the Edge of the Solar System

    «Everyone likes to check the weather in a far away destination before they travel there. This is especially true for spaceflight, where the destination may be where no one has gone before.
    The mission of New Horizons to Pluto provided an opportunity to test our current space weather models, pushing them to the limit. This visualization presents the results from an Enlil model run, just one of the many space weather models being tested through the Community-Coordinated Modeling Center (CCMC) at NASA's Goddard Space Flight Center as part of the "New Horizons Flyby Modeling Challenge".
    This visualization presents a slice of the data through the ecliptic plane, the plane in which the planets of our solar system orbit. Because Pluto is a bit above this plane, the orbit is projected into the ecliptic plane of the data, as is the trajectory of the New Horizons probe.
    Three different variables are presented from the model - temperature, density, and pressure gradient, simultaneously, using the red, green and blue color channels of the color image. The density of the solar wind (green) flowing outward from the sun decreases as it spreads out. The temperature stays roughly constant as the solar wind material spreads through the solar system. We see the Parker spiral imprinted on the outflow from the spinning sun, much like the outflow from a spinning water sprinkler. We also see the strong density gradients (blue) created by coronal mass ejections and other shocks, propagating outward from the sun in the solar wind.
    We can observe regions of interesting interactions when the three primary colors of the basic variables combine to enhance the color, represented in the tricolor diagram below. White represents a hot, dense shock, while cyan (blue-green) represents a dense shock (usually visible close to the sun), magenta (purple) represents a hot, low-density shock, while yellow indicates hot and dense material, again usually close to the sun». (Visualizations by Tom Bridgman on December 8, 2015).] 

«Вояджеры»: 35 лет полета в космических глубинах
    Темы блога «Артефакт». «Интернет-исследование "Земля и Вселенная"» .

    [Книга в работе...] 
    Файл 1-Гhttp://artefact-2007.blogspot.ru/2014/12/1-1_26.html .

    На эту тему:
    «"Приключения" гелиопаузы». (28 сентября 2012 года). 

2 комментария:

  1. Хвост кометы выдал шторма и шквалы в пустоте Солнечной системы

    "Наблюдения за поведением газопылевого хвоста комет Энке при помощи зондов "STEREO" помогли астрономам выяснить, что в пустоте между планетами Солнечной системы "гуляют" мощные шторма, вихри и шквалы, говорится в статье, опубликованной в "Astrophysical Journal".

    "Солнечный ветер в окрестностях Земли примерно в 70 раз жарче, чем он должен быть в теории, если опираться на температуру солнечной короны и то, как сильно он расширяется по мере движения через пустоту. То, откуда берется это лишнее тепло, оставалось загадкой для физики солнечного ветра на протяжении долгих десятилетий", - заявил Крэйг ДеФорест (Craig DeForest) из Юго-Западного исследовательского института в Боулдере (США).

    ДеФорест и его коллеги раскрыли эту загадку и объяснили несколько других необычных черт в жизни Солнечной системы, наблюдая за кометой Энке при помощи пары спутников STEREO, запущенных НАСА для наблюдения за "погодой" на Солнце.

    Эта комета, открытая в 1783 году немецким астрономом Иоганном Францем Энке, каждые три года сближается с Солнцем на опасное для нее расстояние, в результате чего ее кома – светящийся газопылевой хвост – разрастается до больших размеров. Этот крупный, но при этом плотный газопылевой шлейф, как объясняют ученые, взаимодействует с солнечным ветром, изгибаясь и меняясь под давлением газа и разогнанных частиц, выбрасываемых Солнцем.

    Однажды, в 2007 году, встреча кометы Энке и Солнца состоялась в той точке пустоты Солнечной системы, которую видели оба зонда "STEREO", что позволило ученым впервые увидеть трехмерную картину того, как движется солнечный ветер и как он взаимодействует с ионами в хвосте кометы.

    Анализ этих снимков раскрыл неожиданную картину – оказалось, что пространство между Солнцем и Меркурием, является не пустым, а заполненным различными турбулентными вихрями и штормами. Их силы было достаточно для того, чтобы "вскипятить" солнечный ветер до нужной температуры 10 раз или даже больше.

    Как признают ученые, источник этой турбулентности пока остается неизвестным. По их словам, шанс раскрыть тайну этих загадочных штормов в пустоте Солнечной системы появятся в 2018 году, когда НАСА отправит к Солнцу зонд SPP, который сблизится со светилом на расстояние в девять его радиусов и изучит свойства околосолнечной плазмы и среды". (14.10.2015, 14:05). http://ria.ru/science/20151014/1301700269.html

    Источник: "Turbulence in the Solar Wind Measured with Comet Tail Test Particles" (C. E. DeForest, W. H. Matthaeus, T. A. Howard, and D. R. Rice. Published 2015 October 13 • © 2015. The American Astronomical Society. All rights reserved. • The Astrophysical Journal, Volume 812, Number 2). http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0004-637X/812/2/108/meta;jsessionid=B7952A6A9E1F338FFAC9AF38C53C4740.c1

    ОтветитьУдалить
  2. "Новое исследование объяснило поведение загадочно мощных солнечных частиц". (5 февраля 2016 в 12:30). http://hi-news.ru/space/novoe-issledovanie-obyasnilo-povedenie-zagadochno-moshhnyx-solnechnyx-chastic.html

    ОтветитьУдалить