Universe Today исследовала важность изучения ударных кратеров, поверхностей планет, экзопланет и астробиологии, а также то, чему эти дисциплины могут научить исследователей и общественность в поиске жизни за пределами Земли. Здесь мы обсудим увлекательную область физики Солнца (также называемую гелиофизикой), в том числе, почему ученые ее изучают, преимущества и проблемы ее изучения, чему она может научить нас в поиске жизни за пределами Земли и как будущие студенты могут продолжить изучение солнечной энергии. физика. Итак, почему так важно изучать физику Солнца? Профессор Мария Казаченко, солнечный астрофизик и доцент кафедры астрофизических и планетарных наук Университета Колорадо в Боулдере, рассказала Universe Today: «Солнечная физика изучает, как работает наше Солнце, а наше Солнце — звезда. Мы должны понимать как работает наша родная звезда по разным причинам. Во-первых, звезды являются строительными блоками нашей Вселенной. Даже мы состоим из звездной пыли. Во-вторых, наше Солнце обеспечивает энергию для жизни и влияет на нашу жизнь здесь, на Земле (космическая погода, цифровая безопасность, космонавты).
Итак, чтобы быть в безопасности, нам нужно понять нашу звезду. Наконец, Солнце - единственная звезда, где мы можем получить высококачественные карты магнитных полей, которые определяют звездную активность. Подводя итог, изучение Солнца имеет фундаментальное значение для нашу космическую безопасность и понимание Вселенной». Область физики Солнца восходит к 1300 году до нашей эры в Вавилонии, где астрономы задокументировали многочисленные солнечные затмения, а греческие записи показывают, что египтяне стали очень искусными в предсказании солнечных затмений. Кроме того, древние китайские астрономы задокументировали в общей сложности 37 солнечных затмений между 720 и 480 годами до нашей эры, а также вели записи наблюдений видимых солнечных пятен около 800 года до нашей эры. Солнечные пятна были впервые обнаружены несколькими международными астрономами с помощью телескопов в 1610 году, в том числе Галилео Галилеем, чьи рисунки сохранились по сей день.
В настоящее время исследования физики Солнца проводятся как наземными, так и космическими телескопами и обсерваториями, в том числе солнечным телескопом Дэниела К. Иноуйе Национального научного фонда (NSF), расположенным на Гавайях, и солнечным зондом НАСА «Паркер», причем последний находится в пределах 7,26°. миллионы километров (4,51 миллиона миль) поверхности Солнца в сентябре 2023 года. Но, учитывая всю эту историю и научные инструменты, каковы некоторые преимущества и проблемы изучения физики Солнца? Профессор Казаченко рассказал журналу Universe Today, что некоторые из научных преимуществ изучения физики Солнца включают «обильные наблюдения и множество научных проблем, над которыми нужно работать; выгоды от междисциплинарных исследований (звездная физика, сообщества экзопланет)», а также некоторые научные проблемы, вытекающие из необходимость использования дистанционного зондирования, что иногда приводит к неправильной интерпретации данных.
Что касается профессиональных аспектов, профессор Казаченко рассказал Universe Today, что некоторые из преимуществ включают «небольшое и дружелюбное сообщество, большое разнообразие исследовательских задач, основанных на удивительных новых наблюдениях и сложных симуляциях, способность работать над различными типами проблем (приборы, космическая погода) деятельность, исследования)» с некоторыми профессиональными проблемами, включая поиск постоянной работы, что, по ее словам, «как и везде в науке». Как уже отмечалось, изучение физики Солнца включает изучение космической погоды, то есть когда солнечный ветер взаимодействует с Землей, в частности с нашим магнитным полем, в результате чего возникают красивые полярные сияния, наблюдаемые в высоких северных и южных широтах. Иногда солнечный ветер достаточно силен, чтобы нанести ущерб спутникам и даже вывести из строя электросети по всей поверхности Земли.
Это было продемонстрировано событием Кэррингтона 1–2 сентября 1859 года, когда по всему миру сообщалось о пожарах на телеграфных станциях, а также о нескольких наблюдениях сильных полярных сияний. Хотя это событие произошло, когда магнитное поле Земли в значительной степени отклонило приходящий солнечный ветер, жизнь на этой планете могла бы быть обречена, если бы наше магнитное поле не защитило нас. Итак, чему солнечная физика может научить нас относительно поиска жизни за пределами Земли? Профессор Казаченко рассказывает Universe Today: «Солнце может рассказать нам о звездной активности, включая вспышки и корональные выбросы массы, которые могут иметь решающее значение для создания жизни на планетах. Насколько часты эти вспышки? Насколько сильными они могут быть? Почему некоторые вспышки извергаются (покидают звезду), а другие ограничиваются (удерживают извергающуюся плазму на звезде)? Почему мы наблюдаем в основном ограниченные вспышки на других звездах? Солнце также может рассказать нам о науке, лежащей в основе долгосрочной звездной эволюции (звездные циклы, звездное динамо)».
Как и большинство научных дисциплин, физика Солнца охватывает исследователей из самых разных областей, включая вышеупомянутые экзопланетные сообщества, но также включает в себя стандартную физику, астрофизику, информатику, физику плазмы и динамику жидкости, и это лишь некоторые из них. Именно благодаря постоянным совместным и инновационным усилиям этих специалистов исследователи могут изучать не только наше собственное Солнце, но и солнца в других солнечных системах по всему космосу. Итак, какой совет может дать профессор Казаченко будущим студентам, желающим продолжить изучение физики Солнца? «Будьте смелыми, амбициозными и усердно работайте», — рассказал профессор Казаченко Universe Today. «Общайтесь со студентами и учеными, которые работают в этой области, и не бойтесь связываться с учеными, с которыми вы хотели бы работать. Работайте над своими математическими и коммуникативными навыками». Как уже отмечалось, солнечные затмения являются важным аспектом изучения физики Солнца, поскольку они наблюдались и документировались на протяжении тысячелетий множеством цивилизаций по всему миру.
Святым Граалем среди затмений являются полные солнечные затмения, когда Луна полностью закрывает Солнце, предлагая физикам Солнца редкую возможность наблюдать и изучать выбросы корональной массы, которые, по словам профессора Казаченко, могут иметь жизненно важное значение для создания жизни. Предстоящее полное солнечное затмение, которое пройдет через Соединенные Штаты через пару месяцев, предоставит ученым еще большие возможности для изучения многих свойств Солнца, даже больше, чем полное солнечное затмение 2017 года. В связи с предстоящим затмением профессор Казаченко планирует возглавить экспедицию «Затмения на Фронтере» в Игл-Пасс, штат Техас, вместе с командой по образованию и работе с общественностью Национальной солнечной обсерватории. Профессор Казаченко рассказал Universe Today: «Мы прекрасно провели время во время кольцевого солнечного затмения (в октябре 2023 года), так что теперь мы возвращаемся к полному затмению». Профессор Казаченко продолжает: «Солнечное затмение 8 апреля 2024 года уже не за горами. Это опыт, меняющий жизнь. Не потому, что я физик Солнца, а потому, что оно заставляет вас чувствовать себя частью Вселенной. Лучшее место, чтобы увидеть его в США, будет в Техасе (например, Сан-Антонио, Остине или Далласе), поскольку на остальной части пути затмения может быть облачно».
