I ricercatori hanno studiato la turbolenza nella corona del Sole utilizzando segnali radio inviati alla Terra dall'orbiter Marte a bassissimo costo quando la Terra e Marte erano in congiunzione sui lati opposti del Sole (la congiunzione di solito avviene una volta ogni circa due anni). . I segnali radio dell'orbiter erano passati attraverso la regione della corona del Sole a una distanza ravvicinata di 10 Rʘ (1 Rʘ = raggi solari = 696,340 km). La frequenza residua del segnale ricevuto è stata analizzata per ottenere lo spettro di turbolenza coronale. I risultati sembravano essere coerenti con i risultati in situ di Parker Solar Probe. Questo studio ha fornito un'opportunità a basso costo per studiare la dinamica nella regione coronale (in assenza di una sonda solare in situ a costi molto elevati) e una nuova visione di come indagare la turbolenza nella regione coronale solare utilizzando i segnali radio inviati da un orbiter su Marte sulla Terra può aiutare a migliorare la previsione dell'attività solare che è di grande importanza per le forme di vita e la civiltà sulla Terra.
La missione Mars Orbiter (MOM) dell'Organizzazione indiana per la ricerca spaziale (ISRO) è stato lanciato il 5 novembre 2013 con una durata prevista della missione di 6 mesi. Ha superato di gran lunga la sua durata ed è attualmente nella fase di missione estesa.
Un team di ricercatori ha utilizzato i segnali radio dell'orbiter per studiare la corona solare quando la Terra e marzo erano sui lati opposti del Sole. Durante i periodi di congiunzione, che di solito si verificano una volta ogni due anni circa, i segnali radio provenienti dall'orbiter attraversano la regione coronale solare fino a 10 Rʘ (1 Rʘ = raggi solari = 696,340 km) di elioaltitudine dal centro del Sole e offre opportunità di studiare la dinamica solare.
La corona solare è la regione in cui la temperatura può raggiungere diversi milioni di gradi centigradi. I venti solari originano e accelerano in questa regione e inghiottono gli spazi interplanetari che modellano la magnetosfera dei pianeti e influenzano l'ambiente meteorologico spaziale vicino alla Terra. Studiare questo è un imperativo importante1. Avere una sonda in situ sarebbe l'ideale, tuttavia l'uso dei segnali radio (trasmessi da veicoli spaziali e ricevuti sulla Terra dopo aver viaggiato attraverso la regione coronale forniscono un'ottima alternativa.
Nel documento recente2 pubblicato negli Avvisi mensili della Royal Astronomical Society, i ricercatori hanno studiato la turbolenza nella regione coronale solare durante un periodo di fase di declino del ciclo solare e riferiscono che i venti solari accelerano e la sua transizione dal flusso subalfvenico a quello superalfvenico avviene intorno alle 10-15 R'. Raggiungono la saturazione a quote di elio relativamente inferiori rispetto al periodo di attività solare elevata. Per inciso, questa scoperta sembra essere supportata dall'osservazione diretta di Solar Corona da parte di Parker Probe3 come pure.
Poiché la corona solare è un mezzo plasmatico carico e ha una turbolenza intrinseca, introduce effetti dispersivi nei parametri delle onde radio elettromagnetiche che lo attraversano. La turbolenza nel mezzo coronale produce fluttuazioni nella densità del plasma che vengono registrate come fluttuazioni nella fase delle onde radio che emergono attraverso quel mezzo. Pertanto, i segnali radio ricevuti alla stazione di terra contengono la firma del mezzo di propagazione e vengono analizzati spettralmente per ricavare lo spettro di turbolenza nel mezzo. Ciò costituisce la base della tecnica del radiosondaggio coronale che è stata utilizzata dalla navicella spaziale per studiare le regioni coronali.
I residui di frequenza Doppler ottenuti dai segnali vengono analizzati spettralmente per ottenere lo spettro di turbolenza coronale a distanze eliocentriche comprese tra 4 e 20 Rʘ. Questa è la regione in cui il vento solare viene principalmente accelerato. I cambiamenti nel regime di turbolenza si riflettono bene nei valori dell'indice spettrale dello spettro di fluttuazione della frequenza temporale. Si osserva che lo spettro di potenza della turbolenza (spettro temporale delle fluttuazioni di frequenza) a una distanza eliocentrica inferiore (<10 Rʘ), si è appiattito a frequenze più basse nelle regioni con indice spettrale inferiore che corrisponde alla regione di accelerazione del vento solare. Valori di indice spettrale più bassi più vicini alla superficie del Sole denotano il regime di immissione di energia in cui la turbolenza è ancora sottosviluppata. Per distanze eliocentriche maggiori (> 10Rʘ), la curva si inclina con un indice spettrale vicino a 2/3, che è indicativo di regimi inerziali di turbolenza di tipo Kolmogorov sviluppata in cui l'energia viene trasportata in cascata.
Le caratteristiche generali dello spettro di turbolenza dipendono da fattori come la fase del ciclo di attività solare, la prevalenza relativa delle regioni attive solari e i buchi coronali. Questo lavoro basato sui dati MOM riporta una panoramica dei deboli massimi del ciclo solare 24, che è registrato come un ciclo solare peculiare in termini di attività complessivamente inferiore rispetto ad altri cicli precedenti.
È interessante notare che questo studio dimostra un modo molto economico per indagare e monitorare la turbolenza nella regione coronale solare utilizzando il metodo del radiosondaggio. Questo può essere immensamente utile per tenere sotto controllo l'attività solare, che a sua volta può essere cruciale per prevedere tutto il tempo solare importante, in particolare nelle vicinanze della Terra.
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Riferimenti:
- Prasad U., 2021. Tempo spaziale, disturbi del vento solare ed esplosioni radiofoniche. Scientifica europea. Pubblicato l'11 febbraio 2021. Disponibile a http://scientificeuropean.co.uk/sciences/space/space-weather-solar-wind-disturbances-and-radio-bursts/
- Giain R., et al 2022. Uno studio sulla dinamica coronale solare durante la fase post-massima del ciclo solare 24 utilizzando segnali radio in banda S dalla missione orbiter indiana su Marte. Avvisi mensili della Royal Astronomical Society, stac056. Ricevuto in forma originale il 26 settembre 2021. Pubblicato il 13 gennaio 2022. DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stac056
- JC Kasper et al. La sonda solare Parker entra nella corona solare a dominanza magnetica. Phys. Rev. Lett. 127, 255101. Ricevuto il 31 ottobre 2021. Pubblicato il 14 dicembre 2021. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.255101
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