25 jaar wetenschap in de zonnewind

Vragen, theorieën, ontdekkingen e,d, op het gebied van wiskunde, natuurkunde en chemie horen hier thuis.
Plaats reactie
Gebruikersavatar
univers
Observer
Berichten: 33354
Lid geworden op: 27 jan 2013, 11:10

25 jaar wetenschap in de zonnewind

Bericht door univers » 03 nov 2019, 09:23

Afbeelding

Begin jaren tachtig hadden heliofysici antwoorden nodig. Ze wilden leren hoe astronauten en bezittingen rond de aarde te beschermen tegen het mogelijk schadelijke ruimteweer dat het gevolg is van onze tumultueuze zon. Om dat te doen, moesten ze het constant veranderende, dynamische ruimtesysteem rond onze planeet beter begrijpen - inclusief metingen van de eigenschappen van de zonnewind, het constante golven van geladen deeltjes die van de zon komen. Het beantwoorden van deze oproep was de toepasselijk genaamde windmissie, die 25 jaar geleden op 1 november 1994 werd gelanceerd. Wind draait momenteel rond het eerste Lagrange-punt, L1, een plek van zwaartekrachtbalans tussen de zon en de aarde, waarmee het ruimtevaartuig kijk altijd naar de zon.

Afbeelding
Illustratie van een kunstenaar van het ruimteschip Wind, dat 25 jaar geleden in 1994 werd gelanceerd.
Credits: NASA's Goddard Space Flight Center
Wind bestudeert de afgelopen 25 jaar het verwarmde gas van geladen deeltjes - bekend als plasma - dat de ruimte tussen planeten vult. De observaties hebben wetenschappers in staat gesteld inzicht te krijgen in de zonnewind en zijn interacties met de omgeving nabij de aarde. Windgegevens zijn behulpzaam geweest bij het ophelderen van eigenschappen van zonnewind, intens ruimteweer en interstellaire ruimte, evenals bij het assisteren van andere ruimtevaartuigen die de zon van dichtbij hebben bestudeerd.

Tot nu toe zijn de gegevens van Wind in meer dan 5.000 publicaties gebruikt en bijna 100 afgestudeerde graden ondersteund. Het neemt al 25 jaar gestaag gegevens op en heeft voldoende brandstof in zijn huidige baan om tot 2074 te duren. De wetenschappelijke resultaten van Wind zijn wonderbaarlijk - hier zijn enkele van de coolste resultaten van de afgelopen 25 jaar:

1. Zonne-radio
Al vroeg in zijn missie stemde Wind af op de radiofrequenties van de zon. Door te luisteren, kon Wind een gebrom van onze ster detecteren; de zon zong. Door de minieme veranderingen in deze frequentie te volgen, kunnen wetenschappers op afstand het oppervlak van de zon en het ruimteweer observeren dat naar de aarde komt.

2. Interstellair stof
In de eerste jaren van observaties zagen wetenschappers iets interessants gebeuren met de elektrische velddetectors van Wind aan boord van de missie. Af en toe verscheen er een grote piek in de gegevens. Uiteindelijk bepaalden wetenschappers de oorsprong van de spikes: supersnelle stofdeeltjes die het ruimtevaartuig beïnvloeden. Wanneer deze stofdeeltjes Wind raken, creëren ze kleine explosies van plasma bij impact, wat resulteerde in elektrische veldpieken op de instrumenten. Dergelijke deeltjes kunnen van binnen of van buiten het zonnestelsel komen, maar de meeste interstellaire deeltjes worden buitengehouden door de invloed van de zonnewind. We hebben niet veel tools in de ruimte om ze te detecteren. Tot nu toe heeft Wind ruim 100.000 inslag van stofdeeltjes gemeten.

3. Hit of Miss?
Wind is een belangrijk onderdeel geweest van het helpen van wetenschappers bij het begrijpen van coronale massa-ejecties of CME's. Wind is ontworpen om de magnetische velden van CME's te meten terwijl ze voorbij kwamen. Coronale massa-ejecties zijn gigantische wolken van zonnemateriaal die van de zon barsten en magnetische zonnevelden meebrengen voor de rit. Sinds de jaren tachtig hebben wetenschappers hun vermogen verbeterd om te bepalen welke CME's de Aarde zouden raken en welke de Aarde zouden missen, op basis van wat Wind waarneemt als een CME passeert. Hierdoor konden wetenschappers van ruimteweer vandaag de dag nauwkeurigere modellen maken waarmee ze konden bepalen waar een CME zal toeslaan, gewoon door te kijken hoe het eruit ziet als het dichter bij de aarde komt.

4. Gemaakt om lang mee te gaan
Na 25 jaar is Wind nog niet klaar. Wind heeft genoeg brandstof om te blijven draaien en gegevens te verzamelen tot 2074 - nog 55 jaar wetenschap. Maar hoe blijft het daar zo lang? Voor een, het is in een spin-gestabiliseerde baan. Dit betekent dat het rond zichzelf draait als een top, waardoor het stabiel in zijn baan blijft. Dit betekent ook dat Wind niet veel brandstof hoeft te gebruiken om op zijn plaats te blijven. Het is ook zeer goed beschermd - zeer geleidend, zodat de zonnewind en andere deeltjes die ermee in wisselwerking staan ​​het ruimtevaartuig niet aangaan.

5. Hoge zekerheid
Bovenop de ruimtevaarttechniek werden de instrumenten ontworpen voor drievoudige redundantie, wat betekent dat er drie onafhankelijke metingen van de plasmadichtheid zijn. Het hebben van deze redundante systemen zorgt voor een zeer nauwkeurige gegevensanalyse en betekent dat Wind kan worden gebruikt om instrumenten op andere ruimtevaartuigen te kalibreren. Wind neemt deze gegevens op op twee bandrecorders - net als een VHS of cassetteband. De satelliet stuurt de gegevens terug naar de aarde, en pas zodra die gegevens zijn ontvangen, zal Wind die gegevens overschrijven.

6. Een volledige zonnecyclus
Dankzij de lange levensduur van de wind heeft het een volledige zonnecyclus van 22 jaar kunnen waarnemen, de terugkerende cyclus waarin het hele magnetische zonneveld de polariteit omkeert. Dat wil zeggen, elke magnetische pool schakelt van positief naar negatief of vice versa en schakelt dan weer terug. Door de langdurige, zeer nauwkeurige observaties van de wind hebben wetenschappers de enige continue bron met één bron van de zonnewind over een volledige zonnecyclus.

7. Magnetische herverbinding
Tijdens een omweg door het magnetische veld van de aarde vloog Wind serendipitieus door een gebied dat een proces onderging dat magnetische herverbinding wordt genoemd. Magnetische herverbinding vindt plaats wanneer magnetische veldlijnen draaien en uiteindelijk breken. Dichtbij de aarde vliegen de magnetische velden van onze planeet terug in de richting van de polen en brengen ze energierijke deeltjesbundels met plasma mee voor de rit en opwindende deeltjes in de bovenste atmosfeer van de aarde. Toen Wind dit proces mat, ontdekten wetenschappers iets interessants: het proces leek botsloos te zijn. Dat wil zeggen, in plaats van meegevoerd te worden - zoals een druppel water de volgende duwt in een kettinggebeurtenis die een stroom creëert - bewogen de deeltjes omdat ze geleid werden door het magnetische veld. Dit was niet wat werd verwacht. Deeltjes hebben de neiging om op elkaar te reageren, maar in de botsloze schok, ze negeerden in wezen elkaars bestaan. De ontdekking hielp verklaren waarom de waargenomen magnetische herverbinding zoveel sneller was dan eerder werd voorspeld door herverbinding die afhing van botsingen.

8. Plasma-instabiliteit
Zonnewind gedraagt ​​zich, ondanks de naam, niet als wind op aarde. Hoe verder de wind vandaan komt, de zon, hoe sneller en heter het wordt - in tegenstelling tot elk fenomeen dat we op aarde ervaren. Onlangs suggereerden de gegevens van Wind dat er iets in de zonnewind gebeurt dat deze mysterieuze eigenschap zou kunnen verklaren - ion cyclotron golven. Het is een mondvol, maar ioncyclotrongolven zijn gewoon elektromagnetische golven waarbij de velden in golfachtige ritmes roteren en zich ook voortplanten in de zonnewind. Wind liet zien dat deze ioncyclotrongolven in de zonnewind nabij de aarde verschijnen. Missies zoals Parker Solar Probe hebben de mogelijkheid om te testen of dergelijke golven het probleem van zonne-coronale verwarming verklaren .

Afbeelding
NASA-missies blijven Faraday-bekers gebruiken om de zonnewind te bestuderen, net als het Solar Wind Experiment van Wind dat in 1994 werd gelanceerd, aan de linkerkant. Aan de rechterkant is de Parker Solar Cup aan boord van Parker Solar Probe, die in 2018 werd gelanceerd.
Credits: Links: NASA / MIT; rechts: NASA / Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
9. Helium en de zonnewind
Een van de instrumenten op Wind zag een interessante kwaliteit van de zonnewind. Het zonnewind-experiment maakt gebruik van een Faraday-beker - een ladingsverzamelplaat - om de snelheid, dichtheid en temperatuur van waterstof en helium in de zonnewind te meten. Tijdens het bestuderen van de zonnewind gedurende meer dan 10 jaar met meer dan 2,5 miljoen metingen, merkten wetenschappers op dat de zonnewind nooit langzamer reisde dan 161 mijl per seconde. Langzamer en de zonnewind kon niet ontsnappen aan het oppervlak van de zon. Ze zagen ook dat hoe sneller de zonnewind, hoe meer helium er in aanwezig was - met nauwelijks enig helium waargenomen bij de laagste snelheden. Dit vertelt wetenschappers dat helium op de een of andere manier helpt bij het instellen van de snelheid van de zonnewind, maar ze zijn nog steeds op zoek naar het exacte proces dat dit veroorzaakt. Andere missies die dichter bij de zon vliegen - zoals Parker Solar Probe van NASA en ESA '

10. Fluxkabels
De hoge-resolutiegegevens van de wind boden nieuw inzicht in de frequentie van een zonnefenomeen dat fluxkabels wordt genoemd, dunne strengen magnetische veldbundels die van de zon afkomen en een wisselwerking hebben met de magnetosfeer van de aarde. In tegenstelling tot de grotere CME's die vaker voorkomen tijdens het maximum van de zon, verschijnen deze fluxkabels vaker tijdens het minimum van de zon. Wetenschappers blijven ze bestuderen om te begrijpen hoe ze omgaan met onze magnetosfeer.

In de afgelopen 25 jaar hebben de observaties van Wind nieuwe inzichten geboden in meerdere zonne- en plasmaverschijnselen, waaronder gammastraling en kinetische fysica. Terwijl het zijn observaties van de zon en de ruimte nabij de aarde voortzet, zal Wind de roep om plasma- en zonnewindobservaties beantwoorden en mogelijk nog meer mysteries introduceren om in de toekomst te bestuderen.

https://www.nasa.gov/feature/goddard/20 ... solar-wind
Een mens is net een open boek, je moet het enkel kunnen lezen.

Plaats reactie