Как «Паркер» коснулся Солнца. Иван Живанович и Кирилл Масленников

Привет! И у Масленникова Пулковский астроном, ведущий научно-популярного курица. Мы сегодня в Пулкове. Эти герои там, скажем, времена. Мы прилагаем, работая наука, развивается. Но всё равно будет в ней. Рассказывается наша наука. Правда, в последнее время понесла.

Вы знаете, что институт Макса Планка, безумные физики, выключил телескопы? И Розита Европейская Южная обсерватория не разместила объявление об открытии специальной программы, направленной на работу с учеными из Украины. И одновременно сообщает, что в ближайшем будущем не планирует никаких контактов с учеными в России. Это, конечно, печальное известие.

Ну а сегодня я собирался поговорить о Солнце. Прежде чем мы перейдем к следующей части нашего ролика, хочу вам напомнить: мы открыли телеграм-канал. Начну с еще одного грустного известия. Правда, оно печальное по-другому. 15 марта в Соединенных Штатах скончался Юджин Паркер, крупнейший специалист в области физики Солнца.

В пятидесятых годах он сделал два предсказания. Во-первых, он предсказал сейчас всем чуть ли не маленьким детям хорошо известное явление солнечного ветра. Он сообразил, что Солнце должно выбрасывать быстро и тяжелые частицы — водородно-гелиевую плазму, альфа-частицы, протоны и электроны. Они должны разгоняться магнитным полем, и дальше довольно сложный там процесс ускорения, в результате чего эти частицы со сверхзвуковой скоростью вылетают в планетную среду и дальше распространяются по всей солнечной системе. Вот это предсказание сделал Паркер.

Причем он не просто предсказал этот солнечный ветер, но и подробнейшим образом описал его конфигурацию. Дело в том, что в результате взаимодействия быстро заряженных частиц с магнитным полем Солнца возникает так называемый биосферный токовый слой. Заряженные частицы в магнитном поле начинают двигаться. Объявления за его на части в магнитном поле — это ток, и этот ток в разных местах на разных расстояниях от Солнца направлен по-разному. Вблизи Солнца он направлен по касательной к солнечному диску, а вдалеке в основном у него движение радиальное.

В точке, где выступает равновесие этих двух вещей, образуется вот такой биосферный токовый слой. Паркер считал его форму, она оказалась очень прихотливой. Она с тех пор называется спиралью Паркера. Это было первое предсказание Паркера. Второе тоже очень значительное — он предпринял попытку объяснить экстремально высокую температуру короны.

Он ввел такое понятие, как вспышки, и по его модели получается, что миллиарды таких маленьких вспышек на Солнце выбрасывают газ, раскаленный до миллионов градусов, и этим подогревают соответствующей температуры в солнечную корону. Вот эти два предсказания поначалу были встречены в штыки. Он отправил свою работу в Astrophysical Journal, основный астрономический журнал, входящий в Фридлендер Штаты, и получил отрицательные рецензии. А главным редактором в то время был знаменитый Суббавам Чандрасекаар.

Чем дальше, корр на свой страх и риск, несмотря на отрицательные рецензии, поместил эти работы с графиком. И не прошло и... Так случилось! Помнится, в восьмом году не прошло и трех лет, как советская станция Луна-1 подтвердила наличие солнечного ветра, а потом и Марино, едва американская станция, тоже сделала то же самое.

Короче говоря, на сегодняшний день уже совершенно ясно, что по крайней мере вот те предсказания Паркера, которые относятся к общему виду, они полностью оправдались. Настолько велик был аспект, настолько престиж имени Паркера был высок, что Паркер стал первым в истории человеком, которому при жизни была присвоена космическая премия. Знаменитый космический зонд "Солнечный зонд Паркера" назван в его честь.

На всякий случай напомню, в восемнадцатом году в Америке запустили маленький компактный зонд, который несет низкому, не то метров, оптические инструменты, счетчик частиц. Этот корабль отправился непосредственно к Солнцу. Дело в том, что орбита зонда Паркера устроена так, что с каждым оборотом постепенно всё глубже и глубже входит в солнечную атмосферу. Вот в прошлом году, в конце прошлого года, он впервые пересек поверхностный слой. Да-да, это как раз вот та самая поверхность, начиная с которой начинается выбрасывание солнечного ветра в межпланетное пространство.

То есть практически в первый раз в истории человечества космические корабли, построенные людьми, вошли в атмосферу Солнца. Был очень большой шум. Мечет устроено несколько конференций, на одной из которых это событие сравнили с первым шагом человека по Луне. По поверхности Луны, настолько большое значение придают этому событию.

Вот когда я собрался о нем рассказать, я подумал: «А отвечал ли я, буду, собственно говоря, лезть не в свое дело?» У нас в Пулкове есть чудесная Ольха, очень престижная в мире лаборатория физики Солнца. Надо поговорить со специалистами, они лучше меня расскажут, что там происходит, какие именно сведения получил зонд Паркер и почему это так важно. Почему его полет сравнивается с первым полетом человека на Луну.

Не любезно согласился помочь сотрудник лаборатории физики Солнца Иванович. Расскажите, даже, конечно! Вообще, самая история аппарата начиналась с своего рода оглашением для всего мира астрономии и астрофизики, физики Солнца. До запуска рассылали даже такие вот билеты на этот аппарат, для того чтобы люди могли внести свое имя вместе с ним отправиться к Солнцу.

Действительно, первый пролет внутри атмосферы Солнца, он сравним с достижением человечества. Ван, и здесь уже это не прям и не преувеличение. Это очень масштабное событие в жизни. Конечно, всё-таки с одной стороны Солнце довольно близко к нам, и есть возможность так это, условно "пощупать", что-то детальнее изучить. Но в то же время многие исследования Солнца велись по визуальным наблюдениям, и какие-то теоретические аналитические выкладки получались.

В частности, вот то, что сделал зонт имени Паркера: он вошел в корону, проник внутрь поверхности альвины. Это, собственно, область, которая разграничивает атмосферу Солнца и солнечный ветер. Со стороны мы можем видеть только солнечный ветер и какие-то выявления внутри короны и как-то оценить, где это должно находиться. Вот эта поверхность на солнечном ветре!

В общем, представим себе звезду, которая довольно горячая. Так или иначе в ней много разных процессов происходит. Часть вещества, часть плазмы, которые там содержатся, улетают с поверхности Солнца, и при этом не с самой поверхности. Этот процесс идет уже как раз с поверхности. Обмена. Идет поток частиц.

То, что ближе, она еще способны гравитация удерживаться, то, что проникает выше, уже способно улетать. И так как это всё-таки плазма, она в разные стороны направлена. Она взаимодействует с магнитным полем того же Солнца. Достигая Земли, уже взаимодействует с магнитным полем Земли. То есть, простите меня, поверить, это место, где силы лучевого давления и газового давления превосходят магнитные силы и силы гравитации. И это позволяет быстрым частицам уходить от солнечной поверхности с такими скоростями, примерно десятки, сотни тысяч километров в секунду.

Это огромная скорость. Да, и в общем-то надо принимать, что то, что находится вне магнитного поля той же Земли, уже подвержены влиянию этих частиц. Магнитное поле нас еще защищает. Но тут нужно как-то с этим тоже справляться, работая и оказываясь за пределами магнитного поля. Нужно учитывать тот же солнечный ветер.

Всё-таки оборудование, которое находится, оно подвержено влиянию этого солнечного ветра. Возникали вопросы в том, где эта поверхность, эта область находится вокруг Солнца. Но так получилось, что зонд имени Паркера, когда уже вошел внутрь вот этой поверхности, в атмосферу Солнца, он наблюдательным способом видел, где эта поверхность находится.

Как скажите, как вот стенки стены? Такой нет. Но на аппарате установлены датчики, которые фиксируют магнитное поле, изучают те частицы, которые там находятся, их скорости, их плотность, температуру и так далее. В общем-то, когда мы говорим про то, что мы оказались внутри этой поверхности, магнитные поля, не всё-таки, с этой поверхности тоже должны как-то взаимодействовать.

Сначала наблюдались так называемые свитчбеки, когда магнитное поле устремляется от Солнца, делает от небольшой зигзаг и снова дальше расходится. И в общем-то отсюда возникает эффект. Уже на уровне частицы к частице плазмы, они так или иначе с магнитным полем связаны. Часть частиц быстрее стремятся улететь, некоторые обратно отскакивают.

И вот здесь как раз возникает такой эффект, что часть частиц удаляется, часть обратно притягивается к Солнцу. В этой области рулит магнитное поле, и гравитация тоже вносит свой вклад. Но магнитное поле намного больше здесь оказывает влияние. То, что уже за пределами, там уже, в общем-то, частицы просто за свою, за счет своей скорости, устремляются прочь.

Соответственно, когда аппарат сделал вот такой нырок в корону Солнца, он, в общем-то, по измерению магнитного поля, их количество, частиц, их плотность, температуру, смог в общем-то определить, где вот эта граница проходит. Тут надо отметить, что это не такая вот сфера, как если работает только гравитация. У нас в виде такого шарика, более или менее симметричного.

Здесь все такие магнитные поля влияют, они тоже очень неоднородны в зависимости от того, что на поверхности Солнца. И возникают такие вот перепады, размеры этого красного несимметричного, не идеальная круглая форма. С чем связано наличие таких больших неоднородностей магнитного поля?

Насколько я понимаю, простите, да, вот есть общее магнитное поле Солнца. Оно сферически симметрично, правильно? То есть, есть магнитные полюса, как у Земли, только она сильнее? Но насколько сильнее? На несколько порядков, да, на несколько тысяч или даже десятков тысяч, а сильнее земного магнитного поля.

Да, кроме того, насколько я понимаю, существуют какие-то локальные магнитные неоднородности. За счет чего они возникают? Вообще на Солнце, надо понимать, что есть несколько разных процессов. С одной стороны, это какие-то комбиктивные движения, также плазмы. Есть магнитное поле, иногда возникают активные области, транспорта из-за взаимодействия течения вещества на поверхности Солнца, магнитных явлений.

В частности, вот мы видим пример солнечного пятна. Это такая конфигурация, где магнитное поле как раз из-под поверхности вырывается наружу в атмосферу Солнца. Правильно я понимаю, что конвективное движение, то есть направленное движение заряженных частиц создают такие точки?

Образуют солнечные пятна и дальние магнитные потоки, правильно? Но вот у меня такой вопрос. Ведь насколько я понимаю, в общих чертах мы то, что вы сейчас говорите, знали и до Паркера, правильно? Мне кажется, что вот и всё самого И. Чеховского, одним из первых, отвлекались физики этого дела, разбирался еще в 50-х годах. Во всяком случае, это не совсем новая информация.

Вы можете сказать, что вот действительно такого, ну как бы убойного, мы получили в результате входа зонда Паркера в это всё? Но на самом деле вот те исследования, которые до этого явились, это в первую очередь какие-то аналитические, скажем, из общих представлений. Здесь есть возможность уже экспериментально проверить, так это или нет.

С одной стороны, были обнаружены те самые свитчбеки, и с другой стороны вот такое поведение магнитного поля может служить источником нагрева солнечной короны. Это одна из проблем физики Солнца — каков механизм нагрева солнечной короны.

Напомним нашим зрителям, главная загадка короны заключается в том, что температура короны очень высокая. Но вот эта же мелодия грубияны градусов, а температура подложки, температура фотосферы Солнца — несколько тысяч. И получается, что тепловым образом до таких температур корону нагреть невозможно. Вот это, видимо, была главная загадка. По каким-то образом внес тут ясный с этим.

На самом деле смог с одной стороны определить вот поверхность обмена, и надо сказать, что те измерения, которые он проводит, из них уже можно получить ту энергию, которая переносится магнитным полем. То есть это вместе с распространением магнитного поля вдоль магнитного поля распространяются магнито-гидродинамические волны, которые как раз и переносят колоссальное количество энергии. Это ударные волны.

Это ударные волны, самим удивления таких магнитных волн в магнитном поле у нас есть движение самого магнитного поля. При этом некоторые магнитные линии могут соприкасаться, что вызывает опять же такой ударный процесс. Это движение самого вещества, соответственно, вот это всё вместе может порождать, как раз таки, и течение. Плюс мы понимаем, что есть движения той же плазмы. И, соответственно, движение плазмы без магнитного поля тоже неосуществимо будет.

Вот все эти взаимодействия как раз могут порождать такие волны. Правильно понимаю, что первичные всё-таки движение плазмы, неоднородности движений плазмы, они порождают неоднородности магнитного поля?

Но зонд Паркера, в общем-то, как раз решает эту задачу. Для того чтобы понимание тех механизмов, которые несут в себе загадки солнечной короны, нужно дальше двигаться в этой области. А, как неспециалисту расскажите, мне каждую интереснее. В сети ходит ролик, снятый бортовыми камерами Паркера. Оптический, сидишь, и это кабине, видишь того, как там вечный путь у тебя, там летят какие-то очевидные частицы. Белые полоски, как будто такое впечатление, что мы летим сквозь какой-то там то ли вещество, то ли излучение.

Скажите, что это всё такое? Это инструментальные эффекты? Можно просто... Фея! То подумал, что это типа просто помех. На самом деле, это не инструментальный эффект. Мы действительно видим вот эти частицы, которые от Солнца улетают, и они просто попадают, тут уже на камеру, они становятся видны. Удивительно, верующим быстро и больше тысячи километров.

Вы сказали, что там такие вроде бы три кита кино помедленней. На самом деле, от солнечного ветра там выделяется несколько разных компонент. Есть быстрый ветер, с болями, другие случайные. Это блюдо, которое так вот попользовались, прибыли. Смотрите, как получается, что мы действительно на этих картинках видим реальные частицы солнечного ветра.

Вот пока я не сказал об этом, я, например, думал, что это просто пуховики. Очень интересно. На самом деле, зовут оптическая камера. Она запечатлела как раз вот эти частицы. И надо сказать, что это такой почти пределы вот того, что могут камеры. Когда уже аппарат оказался внутри атмосферы Солнца, там уже вот эти частицы вносят такое количество таких эффектов, что уже в общем-то детали даже не разве тебя не флажок, ещё больше наносят такой фон. Кидаешь, готов, жизнь сложно что-то разглядеть.

Но и надо сказать, что вообще оптическая камера. Там много интересных явлений наблюдает. В частности, были кадры этой же Венеры, где видно слой атмосферы кометы. Иногда попадаются натрия в хвост одной из комет, тоже обнаружили интересный побочный продукт. Побочный продукт, который в рамках общей задачи получился фактами. Да, а что у нас какие перспективы? Что надо ждать?

Он, по-моему, то и 2-3 года будет, да, и с каждым витком они подходят всё ближе и ближе к поверхности, не ошибаюсь? Там максимальное сближение, четыре или пять радиусов, такое расстояние он подлетит. Для того чтобы эту задачу выполнить, аппарат летает по орбите вокруг Солнца и Венеры. Соответственно, он вошел в корону Солнца, сейчас уже из неё вышел и уже после выхода из короны он давно передаёт на Землю. Делает оборот вокруг Венеры, и несколько заходов в корону совершится раз в несколько оборотов.

Вы ведь знаете, законы небесной механики: работать так гораздо труднее приблизиться к Солнцу, чем от него улететь. Казалось бы, всё наоборот, Солнце к себе притягивает. Так вот, для того чтобы погасить огромную орбитальную скорость Земли, нужно очень много энергии. Поэтому с небес механической точки зрения вот эта задача — Паркера подойти близко к Солнцу — это была сложная история.

Здесь большую роль играет гравитационный маневр вокруг Венеры. Мы используем протяжении Венеры, чтобы создать такую орбиту и подвести зонд к Солнцу. Так вот, какие у нас ещё ожидания? И вообще, у меня такие ожидания от аппарата, что удастся наконец уже подойти к загадке нагрева солнечной короны, на 100% энергетика, которая есть. Она ещё не до конца сходится, да, сколько там, ещё несколько десятков процентов.

Есть и прохождение, это прилично. Но это может сказаться, и с одной стороны такие явления, как микро-вспышки, уже около Солнца, которые тоже немного энергии дают. И опять же надо понимать, что мы не всю корону облетели, только я некторую часть её. Надо учитывать, то что вообще внутри вот этой поверхности Альвины может быть больше энергетики, где-то не будет, там ещё... Всё это может найтись!

Конечно, я хочу наполнить сейчас нашим зрителям, что всё-таки мы находимся в Пулкове, лаборатория физики Солнца. Пулково — это источник большого количества интересных, важных результатов. Но я ведь правильно помню, чтобы сказать, что теория вот этих корональных арок, дуг, это специально сильных и Степанова. Он работал! Это результат очень... много.

Пятыми занимается Сын. Соловьев Дана тоже очень много направлений сделок. В общем, у нас в Пулково очень много в этом смысле делается. И хотя пулковские солнечные телескопы сейчас, в общем, упреки состояние. Но не забывайте, что в Пулкове есть южная станция горная под Кисловодском, где есть коронограф и где наблюдения Солнца ведутся регулярно.

Да, и более того, даже вот когда ещё будучи студентом, проходил там практику, была задача патрульный солнечный телескоп запустить. В общем-то, новые инструменты там, пусть и небольшие, но появляются, и у них есть возможность, а пока Солнце над горизонтом, наблюдать и ставить даже вот набору наблюдений, которые там есть.

Уже не в режиме, что вот навелись посмотрели, а потом стали не догонит и ринг круглосуточный за счет того, что подключается обсерватории по всей Земле, и в общем-то Кисловодская горная станция в эту систему включена. Блата, их специалисты, приезжайте в Кисловодск работать!

Мои видео, спроси, знаете о чем я? Вот, знаешь, что у астрофизиков, которые занимаются звездами, у них часто бывают такие... Ну, они как-то с объектом своих наблюдений. Ну, как выживают? Я знаю, что люди, которые наблюдают скучающие звезды, они знают уже примерные там — нет такой регулярности четкой. А ваши душах на не... Примерно уже чувствуют.

Вот они, вспышка, что-то долго не было, наверное, сегодня ночью будет. Там, когда вот, глаза ли нам, мы наблюдали тоже, вот когда высокое состояние, низкое, как-то в общем, в какой-то момент начинаешь понимать, что ты знаешь, когда это будет. Я вот хочу вас спросить, у вас есть такая связь с Солнцем? Такая связь?

На самом деле, есть. И даже вот с коллегами, когда общаемся, тоже вроде как Солнце спокойно, всё идет спокойно. Иногда так вот случайно шутку! Сразу несколько человек начинают обсуждать и действительно активно. Солнце повышается, там появились пятна. Такая интересная связь!

Если здесь у нас такой макет страдающего зонда, который на высоте 20-30 километров над уровнем моря, наблюдения Солнца. Но сложность представить, наблюдение астрономически такой высоте на шаре, который подвержен движению Солнца. В этом смысле оказался таким более удачным объектом для наблюдений. Не нужно долго на него наводиться. И надо сказать, что удалось увидеть структуры, которые с уровня моря не видны из-за атмосферы такой проект.

Гривен, и снимки сюда увидеть. Это всё болтанку. Урегулировать. Да. Но и надо сказать, что вот такие исследования были на заре космонавтики. Сейчас уже решается задача: будут жестко отдыхать, можно было достать. Вот, соответственно, такой проект Пулково тоже завершил свою задачу. Но вот здесь несколько кадров. Как раз вот можно увидеть то, что было снято. В частности, очень хорошо видно было грануляцию на поверхности Солнца.

То есть вот такие небольшие ячейки стали доступны! В общем-то много исследований сугубо аналитических, теоретических нашли отражения вот в таких кадрах. То есть в это время таких фотографий солнечных пятен получить было нельзя. Кроме как вот таким вот способом. Их нужно было получать уже. Такой важный шаг, который позволил детализировать то, что на Солнце может. Вы увидеть зонт Паркера.

Совершенно потрясающая машина! Там решено огромное количество очень сложных инженерных задач, начиная от необходимости в противостоять огромным температурам, которые имеют место по внешней короне и кончая самой баллистической задачей. Короче говоря, я этой задачей, просто тем, как она решена, просто восхищаюсь. Кажется опасно сейчас это говорить, потому что нам тут рассказали, что вот Запад, это совсем чужая для нас часть мира, и всё, что там делается, всё это очень плохо.

И идёте, которые как-то радуется тому, что делается на Западе, они рискуют довольно сильно. Их наш народ, как нам сказали, внутренней как вишневую косточку или как шелуху от семечек. Знаете, мне кажется, что наш народ не такой дурак восхищаться научными достижениями! Пусть даже их достигли эти высоты американцы, или французы, или англичане, или украинцы, или... Это прекрасно.

Надо думать и о том, как это сделано, кто это сделал, можем ли мы позволить себе их похвалить. А надо относиться к этому как к замечательному научному техническому достижению. Кто я, и пытаюсь сделать? Не знаю, чем у неё!

Хочу поблагодарить вас за очень интересный такой живой рассказ. О всем нашим зрителям, как сказать, что в даже музее очень много интересного. Его Андронович — один из самых ярких и активных экскурсоводов, которые часто рассказывают очень интересные вещи вот на своих экскурсиях. Ну и вообще вот наш теплая компания! Вот Император Николай I, Россия! Количество, вы и Александр Михайлов. Мы всегда ждём!

До свидания! Ставьте лайки! Подписывайтесь на наш канал! [музыка]