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Mars Orbiter Mission (MOM) der ISRO: Neue Einblicke in die Vorhersage der Sonnenaktivität

WISSENSCHAFTENASTRONOMIE & RAUMWISSENSCHAFTMars Orbiter Mission (MOM) der ISRO: Neue Einblicke in die Vorhersage der Sonnenaktivität

Die Forscher haben die Turbulenzen in der Korona der Sonne mithilfe von Funksignalen untersucht, die vom extrem kostengünstigen Mars-Orbiter zur Erde gesendet wurden, als Erde und Mars auf den gegenüberliegenden Seiten der Sonne in Konjunktion standen (die Konjunktion tritt normalerweise einmal in etwa zwei Jahren auf). . Die Funksignale des Orbiters hatten die Koronaregion der Sonne im Nahbereich von 10 Rʘ (1 Rʘ = Sonnenradien = 696,340 km) passiert. Der Frequenzrest des empfangenen Signals wurde analysiert, um ein koronales Turbulenzspektrum zu erhalten. Die Ergebnisse schienen mit den In-situ-Ergebnissen der Parker Solar Probe übereinzustimmen. Diese Studie bot eine sehr kostengünstige Möglichkeit, die Dynamik in der koronalen Region zu untersuchen (in Ermangelung einer sehr teuren In-situ-Sonnensonde) und einen neuen Einblick in die Untersuchung von Turbulenzen in der koronalen Sonnenregion unter Verwendung von Funksignalen, die von einem Mars-Orbiter gesendet wurden zur Erde kann dazu beitragen, die Vorhersage der Sonnenaktivität zu verbessern, die für Lebensformen und die Zivilisation auf der Erde von großer Bedeutung ist. 

Die Mars Orbiter Mission (MOM) der Indian Space Research Organization (ISRO) wurde am 5. November 2013 mit einer geplanten Missionsdauer von 6 Monaten gestartet. Es hat seine Lebensdauer weit überschritten und befindet sich derzeit in der verlängerten Missionsphase.  

Ein Forscherteam verwendete Funksignale des Orbiters, um die Sonnenkorona zu untersuchen, als sich Erde und Mars auf gegenüberliegenden Seiten der Sonne befanden. Während der Konjunktionsperioden, die normalerweise einmal in etwa zwei Jahren auftreten, durchqueren Funksignale des Orbiters die Sonnenkoronalregion in einer Entfernung von bis zu 10 Rʘ (1 Rʘ = Sonnenradien = 696,340 km) Heliohöhe vom Zentrum der Sonne und bietet Möglichkeiten, die Solardynamik zu studieren.  

Die Sonnenkorona ist die Region, in der die Temperatur mehrere Millionen Grad Celsius erreichen kann. Die Sonnenwinde entstehen und beschleunigen sich in dieser Region und verschlingen interplanetare Räume, die die Magnetosphäre von Planeten formen und das Weltraumwetter in der erdnahen Umgebung beeinflussen. Dies zu studieren ist ein wichtiger Imperativ1. 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 sowie.  

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:  

  1. Prasad U., 2021. Weltraumwetter, Sonnenwindstörungen und Funkstöße. Wissenschaftlicher Europäer. Veröffentlicht am 11. Februar 2021. Verfügbar unter https://www.scientificeuropean.co.uk/sciences/space/space-weather-solar-wind-disturbances-and-radio-bursts/  
  1. 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 
  1. 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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Umesh Prasad
Umesh Prasadhttps://www.UmeshPrasad.org
Chefredakteur, Scientific European

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