Článek
Tento článek je součástí speciální zprávy o úplném zatmění Slunce, které bude viditelné z částí USA, Mexika a Kanady 8. dubna 2024.
8. dubna 2024, se 185 km široký pás Severní Ameriky, ponoří do tmy. Měsíční kotouč vklouzne před Slunce, zakryje jeho tvář a vytvoří růžovou, nadýchanou korunu plamenů viditelnou od mexického Mazatlánu až po kanadský Newfoundland.
Příští úplné zatmění Slunce, které bude možné pozorovat z celé Severní Ameriky, nastane 23. srpna 2044.
Natěšení nejsou jen diváci. Zatmění Slunce je pro vědce jedním z nejlepších způsobů, jak studovat sluneční korónu, ohnivý prstenec, který vynikne, když Měsíc blokuje naši nejjasnější hvězdu. Tato vlastnost zůstává jednou z nejzáhadnějších částí Slunce. Astronomové si původně mysleli, že koróna je charakteristickým rysem Měsíce, možná slunečním světlem odrážejícím se od měsíční atmosféry. Ale Měsíc nemá atmosféru. Až v roce 1806 španělský astronom José Joaquín de Ferrer rozpoznal, že se jedná o rys Slunce a dal mu jméno corona, španělské slovo pro „korunu“.
Nyní víme, že koróna je šokující horká vnější atmosféra Slunce. Tato atmosféra uvolňuje tajemný „vítr“ částic a příležitostně uvolňuje shluky sebe sama v rozbouřených balíčcích energie nazývaných výrony koronální hmoty. Co však nevíme, je, jak nebo proč se tyto věci dějí.
8. dubna budou astronomové testovat své dalekohledy na koroně v naději, že demystifikují tyto jevy. Budou jim pomáhat dvě nové kosmické lodě, které nedávno dorazily ke Slunci a shromažďují data z blízkého okolí, a dokonce i uvnitř koróny. Tyto sondy a poznatky, které vědci očekávají, že získají od zatmění, by tento rok měly být nejvzrušujícím obdobím ve sluneční fyzice od úsvitu pole.
PSP pozorovala přechody – pohybové poruchy ve slunečním větru, které způsobily, že se magnetické pole ohnulo zpět k sobě.
Sluneční fyzika se zrodila během úplného zatmění Slunce v srpnu 1868. Astronomové právě začali používat hranoly ke zkoumání spektroskopie, rozdělováním slunečního světla na barvy jednotlivých složek, aby mohli studovat chemické složení hvězdy. Sluneční spektrum obsahuje tmavé čáry podobné čárovému kódu indikující přítomnost prvků, jako je mimo jiné vodík, sodík a železo.
Dva astronomové nezávisle na sobě zachytili sluneční spektrum během zatmění v srpnu 1868 a zjistili, že obsahuje novou čáru odpovídající novému prvku. Prvnímu prvku objevenému mimo Zemi. Pojmenovali ho helium, podle řeckého boha Hélia, který představoval slunce.
Následující rok, během dalšího úplného zatmění Slunce, astronomové v Iowě spatřili ve slunečním spektru něco jiného: jasně zelenou čáru v koróně, o níž měli podezření, že patří novému chemickému prvku. Oznámili objev koronia, nalezeného pouze ve sluneční svatozáři nádherných purpurově růžových plamenů.
Uplynulo 70 let, než jiný fyzik správně identifikoval koronium jako zvláštní formu železa, které bylo 13krát ionizováno, což znamená, že má polovinu elektronů oproti typickému atomu železa. Tento stav byl možný pouze tehdy, pokud byly atomy železa vařeny v úžasném kotli o teplotě kolem dvou milionů stupňů Fahrenheita. Povrch Slunce je však 10 000 stupňů F. To znamená, že koróna byla 200krát teplejší než povrch, odkud se vyzařuje teplo a světlo. Bylo by to jako sedět u táboráku v sedačce 200krát rozpálenější než hořící dřevo. Od té doby se vědci snaží tento obrovský teplotní rozdíl vysvětlit.
Tam skutečně začíná moderní sluneční fyzika, říká Dan Seaton, sluneční fyzik z Jihozápadní výzkumný ústav v Boulderu, Colorado. Co to znamená? Jaké to má důsledky?
Největším důkazem tohoto objevu byl „triviální výpočet“, slovy Eugena Parkera, astrofyzika z Chicagské univerzity. V roce 1958 Parker zjistil, že pokud má koróna dva miliony stupňů, zákony dynamiky tekutin naznačují, že musí generovat konstantní odtok částic, které by se nakonec pohybovaly rychleji, než je rychlost zvuku. Parkerův nápad se setkal s odporem, ale v roce 1962 sonda Mariner II potvrdila, že částice, zvané sluneční vítr, skutečně existují. Vědci stále úplně nechápou proč. Začínají však dostávat odpovědi díky dvěma kosmickým lodím, včetně jedné pojmenované po Parkerovi.
Umělec Parker Solar Probe ztvárňující Artistovu koncepci kosmické lodi Parker Solar Probe přibližující se ke slunci. Sonda Parker Solar Probe, která bude spuštěna v roce 2018, poskytne nová data o sluneční aktivitě a zásadním způsobem přispěje k naší schopnosti předpovídat hlavní jevy kosmického počasí, které ovlivňují život na Zemi.
Sonda Parker Solar Probe, kterou NASA vypustila v roce 2018, je jednou z nejtvrdších kosmických lodí, jaké byly kdy vyrobeny. Jeho sluneční clona z uhlíkového kompozitu o tloušťce 4,5 palce zvládne teploty téměř 2 500 stupňů F a 2,8 milionu wattů sluneční energie. Jeho kloubové solární panely se za něj mohou zatahovat pro ochranu a jeho palubní chladicí systém na vodní bázi absorbuje teplo ze solárních panelů a poté je vyzařuje do vesmíru. Sonda byla navržena tak, aby se přiblížila ke Slunci víc než cokoli jiného, co kdy lidé postavili, a odebírala vzorky atmosféry, větru, magnetických polí a světla.
V roce 2021 se Parker Solar Probe stala první kosmickou lodí, která proletěla sluneční koronou, a od té doby provedla téměř 20 dalších přiblížení. Během své sedmileté mise dokončí 24 obletů kolem naší hvězdy, přičemž využívá gravitační pole Venuše k vystřelení jako z praku, aby byla stále blíže ke Slunci. Její sedmý a poslední průlet kolem Venuše je naplánován na listopad 2024. Vyslání sondy Parker Solar Probe, aby prolétla kolem povrchu Slunce a ponořila se do milionové koróny, je divoká, absurdně riskantní a téměř neuvěřitelná věc, kterou byste měli vyzkoušet, říká Seaton. „Je ohromující, že taková věc funguje.“
Druhé plavidlo, se kterým vědci počítají, je Solar Orbiter, sonda Evropské vesmírné agentury vypuštěná v roce 2020. V současné době pozoruje Slunce z orbity Merkuru – ne tak blízko jako sonda Parker, ale dostatečně blízko, aby mohla studovat heliosféru. bublina nabitých částic, kterou Slunce fouká do všech stran a jejíž okraje tvoří konec naší sluneční soustavy. Je to první observatoř, která provedla podrobnou studii nezmapovaných polárních oblastí Slunce, které je ze Země obtížné nebo nemožné vidět.
Solar Orbiter obíhající kolem Slunce.
Tyto dvě kosmické lodě jsou nejnovější ze série asi dvou desítek kosmických lodí pro pozorování Slunce vypuštěných od roku 1961 Explorerem 10, z nich 19 je stále aktivních, kromě mnoha slunečních observatoří na Zemi.
Sonda Parker Solar Probe a Solar Orbiter budou brzy doprovázeny dalšími sondami pro pozorování Slunce a sondážními raketami, které budou pozorovat Slunce ze zemské atmosféry. V dubnu 2025 NASA plánuje spustit Polarimetr pro sjednocení korony a heliosféry neboli PUNCH, který bude provádět trojrozměrná pozorování rodícího se slunečního větru, jak roste a šíří se po sluneční soustavě. Budoucí kosmická loď by mohla znovu navštívit Slunce ve vyšších zeměpisných šířkách, což je velká výzva pro inženýry kosmických letů, a taková, která by nadchla heliofyziky.
„Solární fyzika je opravdu velmi mladá věda,“ říká Lisa Upton, solární fyzička z Space Systems Research Corporation v Boulderu, Colorado. „Většinu toho, co víme o Slunci, jsme se naučili teprve od úsvitu vesmírného věku.“
