The researchers have studied the turbulence in Sun’s corona using Radio signals sent to Earth by the ultra-low-cost Mars Orbiter when the Earth and Mars were in conjunction on the opposite sides of the Sun (the conjunction usually happens once in approximately two years). The Radio Signale aus der Orbiter had passed through the corona region of Sun at a close distance of 10 Rʘ (1 Rʘ = Solar- radii = 696,340 km). The frequency residual of the received signal was analyzed to obtain coronal turbulence spectrum. The findings seemed to be consistent with in-situ findings of Parker Solar Probe. This study provided a very low-cost opportunity to study dynamics in coronal region (in absence of a very high cost in-situ Solar- probe) and a new insight into how investigation of turbulence in Solar- coronal region using radio signals sent by a Mars orbiter to Earth can help improve prediction of Solar- activity which is of great significance for life forms and the civilization on Earth.
Das Mars Orbiter Mission (MOM) of Indian Raumfahrt Forschungsorganisation (ISRO) wurde am 5. November 2013 mit einer geplanten Missionsdauer von 6 Monaten gestartet. Es hat seine Lebensdauer bei weitem überschritten und befindet sich derzeit in der erweiterten Missionsphase.
A team of researchers used radio signals from the Orbiter das studieren Solar- corona when the Earth and Mars were on opposite sides of the Sun. During the periods of conjunction, which usually happen once in approximately two years, radio signals from the orbiter cross through the Solar- coronal region as close as 10 Rʘ (1 Rʘ = Solar- radii = 696,340 km) helio-altitude from the center of Sun and gives opportunities to study Solar- Dynamik.
Das Solar- corona is the region where temperature can be as high as several million degrees centigrade. The solar winds originate and accelerate in this region and engulf interplanetary Räume which shape the magnetosphere of planets and affect the Raum weather near-Earth environment. Studying this is an important imperative1. Eine In-situ-Sonde zu haben, wäre ideal, aber die Verwendung von Funksignalen (die von Raumfahrzeugen gesendet und auf der Erde empfangen werden, nachdem sie durch die Koronalregion gereist sind, bietet eine hervorragende Alternative.
In der jüngsten Zeitung2 Die Forscher, die in den Monthly Notices of Royal Astronomical Society veröffentlicht wurden, untersuchten die Turbulenzen in der solaren Koronalregion während einer Zeit der abnehmenden Phase des Sonnenzyklus und berichten, dass sich die Sonnenwinde beschleunigen und ihr Übergang von subalfvenischer zu superalfvenischer Strömung um 10–15 Uhr erfolgt Rʘ. Sie erreichen Sättigung bei vergleichsweise niedrigeren Heliohöhen im Vergleich zu Zeiten hoher Sonnenaktivität. Übrigens scheint dieser Befund durch die direkte Beobachtung der Sonnenkorona durch Parker Probe gestützt zu werden3 .
Da die Sonnenkorona ein geladenes Plasmamedium ist und intrinsische Turbulenzen aufweist, führt sie dispersive Effekte in Parameter von elektromagnetischen Radiowellen ein, die sie durchlaufen. Turbulenzen im koronalen Medium erzeugen Fluktuationen in der Plasmadichte, die als Fluktuationen in der Phase von Radiowellen registriert werden, die durch dieses Medium austreten. Somit enthalten an der Bodenstation empfangene Funksignale die Signatur des sich ausbreitenden Mediums und werden spektral analysiert, um das Turbulenzspektrum im Medium abzuleiten. Dies bildet die Grundlage der koronalen Radiosondierungstechnik, die von dem Raumfahrzeug verwendet wurde, um koronale Regionen zu untersuchen.
Aus Signalen erhaltene Dopplerfrequenzreste werden spektral analysiert, um ein koronales Turbulenzspektrum bei heliozentrischen Abständen zwischen 4 und 20 Rʘ zu erhalten. Dies ist die Region, in der der Sonnenwind hauptsächlich beschleunigt wird. Die Änderungen im Turbulenzregime spiegeln sich gut in spektralen Indexwerten des zeitlichen Frequenzfluktuationsspektrums wider. Es wird beobachtet, dass das Turbulenzleistungsspektrum (zeitliches Spektrum von Frequenzfluktuationen) bei einem geringeren heliozentrischen Abstand (< 10 Rʘ) in niedrigeren Frequenzbereichen mit niedrigerem Spektralindex abgeflacht ist, was dem Bereich der Sonnenwindbeschleunigung entspricht. Niedrigere Spektralindexwerte, die näher an der Sonnenoberfläche liegen, kennzeichnen das Energieeintragsregime, in dem die Turbulenz noch unterentwickelt ist. Bei größeren heliozentrischen Abständen (> 10Rʘ) wird die Kurve mit einem Spektralindex nahe 2/3 steiler, was auf Trägheitsregime entwickelter Kolmogorov-Turbulenzen hinweist, in denen Energie durch Kaskadierung transportiert wird.
Die Gesamtmerkmale des Turbulenzspektrums hängen von Faktoren wie der Phase des Sonnenaktivitätszyklus, der relativen Prävalenz von sonnenaktiven Regionen und koronalen Löchern ab. Diese auf MOM-Daten basierende Arbeit gibt einen Einblick in die schwachen Maxima des Sonnenzyklus 24, der im Hinblick auf eine insgesamt niedrigere Aktivität als andere frühere Zyklen als eigenartiger Sonnenzyklus aufgezeichnet wird.
Interessanterweise demonstriert diese Studie eine sehr kostengünstige Methode zur Untersuchung und Überwachung von Turbulenzen in der Sonnenkoronalregion mithilfe der Radiosondierungsmethode. Dies kann immens hilfreich sein, um die Sonnenaktivität im Auge zu behalten, was wiederum entscheidend für die Vorhersage aller wichtigen Sonnenwetterereignisse sein kann, insbesondere in der Nähe der Erde.
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References:
- Prasad U., 2021. Raumfahrt Weather, Solar Wind Disturbances and Radio Bursts. Scientific European. Published 11 February 2021. Available at http://scientificeuropean.co.uk/sciences/space/space-weather-solar-wind-disturbances-and-radio-bursts/
- Jain R., et al 2022. Eine Studie über die solare Koronaldynamik während der Post-Maxima-Phase des Sonnenzyklus 24 unter Verwendung von S-Band-Funksignalen der indischen Mars-Orbiter-Mission. Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society, stac056. Eingegangen in ursprünglicher Form am 26. September 2021. Veröffentlicht am 13. Januar 2022. DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stac056
- J. C. Kasper et al. Die Parker-Solarsonde dringt in die magnetisch dominierte Sonnenkorona ein. Phys. Rev. Lett. 127, 255101. Eingegangen am 31. Oktober 2021. Veröffentlicht am 14. Dezember 2021. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.255101
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