Na podstawie danych zebranych w trakcie najbliższego dotychczas przelotu koło Słońca, sonda Solar Orbiter dostarczyła kluczowych wskazówek, co do przyczyn nagłych zmian kierunku solarnego pola magnetycznego (solar switchbacks). Dane wskazują na dokładny mechanizm powstawania tych zmian. Okazuje się także, że mogą one wpływać na przyspieszenie wiatru słonecznego.

Mimo, że region wokołosłoneczny był już wielokrotnie badany, dane zbierano jedynie z wybranego momentu i punktu przestrzeni, uniemożliwiając pomiary ciągłe. Dlatego zaobserwowanie nagłych zmian w kierunku pola magnetycznego Słońca było niemalże niemożliwe, a przynajmniej nie na tyle dokładnie, by móc wyjaśnić ich przyczynę. Po raz pierwszy, w latach 70. niemieckie satelity Helios 1 i 2 przelatując blisko Słońca zarejestrowały te zmiany. Dane dotyczyły jednak zbyt krótkich odstępów czasu, by wyciągnąć zasadne wnioski. Na większym dystansie podobne zmiany zarejestrował amerykański satelita Ulysses w drugiej połowie lat 90.

Liczba rejestrowanych zmian kierunku pola wzrosła wraz z wypuszczeniem sondy Parker Solar Probe w 2018 roku. Z racji, że był to satelita najbliższy Słońcu dotychczas, wynikał z tego bezpośrednio wniosek, że wszelkie perturbacje pola są spowodowane pewnym charakterystycznym odkształceniem w kształcie litery S pola magnetycznego Słońca.

W marcu 2022 roku sonda Solar Orbiter, przy użyciu swojego instrumentu pomiarowego Metis (blokuje on jasne światło słoneczne i wykonuje zdjęcia zewnętrznej warstwie atmosfery Słońca) już pierwszego dnia zarejestrował kształt litery S w polu magnetycznym Słońca, który, jak mówi Danielle Telloni z Instytutu Astronomii w Torino, wyglądało jak zmiana kierunku pola magnetycznego. Porównując zdjęcia w świetle widzialnym Metisa z danymi z EUI, Telloni zobaczył, że cały proces zaszedł ponad obszarem aktywnym Słońca skatalogowanym uprzednio jako AR 12972.  Zobaczywszy, że prędkość plazmy nad tym regionem jest względnie mniejsza, co jest charakterystyczne dla regionów, które dopiero co mają uwolnić skrytą w swoim wnętrzu energię, dostrzegł analogię w teorii profesora Gary’ego Zanka z Uniwersytetu w Alabamie na temat powstawania tego zjawiska. Przewidywała ona dokładnie takie warunki.

Telloni i profesor Zank dowiedli, że zmiany kierunku pola magnetycznego wynikają z wzajemnego oddziaływania linii magnetycznych otwartych i zamkniętych, co widać na poniższym schemacie. Prawdziwość tego mechanizmu potwierdzili przeprowadzając symulację komputerowe, które doprowadziły do tych samych wyników co z danych sondy.

Uzyskane dane pozwoliły niejedynie na zrozumienie mechanizmu powstawania nagłych zmian kierunku pola magnetycznego Słońca, ale wyjaśniły również źródło przyspieszenia wiatrów słonecznych.

Następna okazja do zebrania podobnych danych nadarzy się sondzie Solar Orbiter 13 października, kiedy to znajdzie się ona w odległości 0.29 AU (około 44 mln kilometrów). Wcześniej we wrześniu sonda skorzystała z asysty grawitacyjnej Wenus, aby zwiększyć inklinację, co z kolei umożliwi jej zbadanie bardziej polarnych części Słońca.

Autor

Franciszek Badziak

Uczeń pewnego warszawskiego liceum, entuzjasta fizyki, matematyki i astronomii. Jeśli go spytacie, co ceni w życiu najbardziej, odpowie, że nie ma czasu, bo gdzieś się spieszy. Poza naukami ścisłymi interesuje się muzyką jazzową. Skończył nawet szkołę muzyczną i jest aktywnym muzykiem- perkusistą.