Solar Orbiter сделал первое в истории наблюдение дистанционного зондирования, согласующееся с магнитным явлением, называемым солнечным переключением — внезапными и сильными отклонениями магнитного поля солнечного ветра. Новое наблюдение дает полное представление о структуре, подтверждая, что она имеет S-образный характер, как и предсказывалось. Более того, глобальная перспектива, обеспечиваемая данными Solar Orbiter, указывает на то, что эти быстро меняющиеся магнитные поля могут возникать вблизи поверхности Солнца.
Хотя несколько космических аппаратов пролетали через эти загадочные регионы раньше, данные на месте позволяют проводить измерения только в одной точке и в одно время. Как следствие, структура и форма обратного переключения должны быть выведены из свойств плазмы и магнитного поля, измеренных только в одной точке.
Когда немецко-американские космические аппараты Helios 1 и 2 пролетели близко к Солнцу в середине 1970-х годов, оба зонда зафиксировали внезапные инверсии магнитного поля Солнца. Эти таинственные повороты всегда были внезапными и всегда временными. Они длились от нескольких секунд до нескольких часов, прежде чем магнитное поле вернулось к своему первоначальному направлению.
Эти магнитные структуры также были исследованы на гораздо больших расстояниях от Солнца космическим кораблем "Улисс" в конце 1990-х годов. Вместо трети орбитального радиуса Земли от Солнца, где миссии Гелиоса совершали ближайший проход, Улисс действовал в основном за пределами земной орбиты.
Инфографика о том, как формируется солнечный переключатель. Solar Orbiter провел первое в истории дистанционное наблюдение магнитного явления, называемого солнечным "обратным переключением", доказав его происхождение на поверхности Солнца и указав на механизм, который может помочь ускорить солнечный ветер.
Их число резко возросло с прибытием солнечного зонда NASA "Паркер" в 2018 году. Это ясно указывало на то, что внезапные инверсии магнитного поля более многочисленны вблизи Солнца, и привело к предположению, что они были вызваны S-образными перегибами в магнитном поле. Это загадочное поведение принесло феномену название обратного переключения. Было предложено несколько идей относительно того, как они могут образоваться.
25 марта 2022 года Solar Orbiter находился всего в дне от близкого прохода Солнца, в результате чего оно оказалось на орбите планеты Меркурий, и его прибор Metis собирал данные. Метис блокирует яркие блики света с поверхности Солнца и делает снимки внешней атмосферы Солнца, известной как корона. Частицы в короне электрически заряжены и следуют линиям магнитного поля Солнца в космос. Сами электрически заряженные частицы называются плазмой.
Примерно в 20:39 по всемирному времени Метис зафиксировал изображение солнечной короны, на котором был виден искаженный S-образный излом в корональной плазме. В тот момент некоторым исследователям показалось, что происходящее очень похоже на искомый многими обратный переключатель.
Сравнив изображение Metis, полученное в видимом свете, с одновременным изображением, полученным прибором Extreme Ultraviolet Imager (EUI) Solar Orbiter, они увидели, что возможное обратное переключение происходит над активной областью, занесенной в каталог как AR 12972. Активные области связаны с солнечными пятнами и магнитной активностью. Дальнейший анализ данных Метиса показал, что скорость плазмы над этой областью была очень низкой, чего и следовало ожидать от активной области, которая еще не высвободила накопленную энергию.
Вид Солнца с космического корабля ESA/NASA Solar Orbiter 25 марта 2022 года, за день до его ближайшего сближения примерно на 0,32 а.е., в результате которого оно оказалось внутри орбиты планеты Меркурий. Центральное изображение было получено прибором Extreme Ultraviolet Imager (EUI).
Вблизи Солнца и особенно над активными областями существуют открытые и замкнутые силовые линии магнитного поля. Замкнутые линии — это петли магнетизма, которые выгибаются в солнечную атмосферу, а затем изгибаются и исчезают обратно в Солнце. Очень мало плазмы может уйти в космос выше этих силовых линий, и поэтому скорость солнечного ветра здесь имеет тенденцию быть низкой. Открытые силовые линии обратны, они исходят от Солнца и соединяются с межпланетным магнитным полем Солнечной системы. Это магнитные магистрали, по которым может свободно течь плазма и порождать быстрый солнечный ветер.
Ученые доказали, что переключения происходят, когда есть взаимодействие между областью открытых силовых линий и областью замкнутых силовых линий. По мере того, как силовые линии собираются вместе, они могут снова соединяться в более стабильные конфигурации. Подобно взмаху хлыста, это высвобождает энергию и создает S-образное возмущение, уходящее в космос, которое проходящий мимо космический корабль зафиксировал бы как обратное движение.
Понимая обратное движение, физики-солнечники также могут сделать шаг к пониманию деталей того, как солнечный ветер ускоряется и нагревается вдали от Солнца. Это связано с тем, что когда космические корабли пролетают через обратные пути, они часто регистрируют локализованное ускорение солнечного ветра.
Следующий близкий проход Solar Orbiter к Солнцу — снова в пределах орбиты Меркурия на расстоянии, в 0,29 раза превышающем расстояние от Земли до Солнца, — произойдет 13 октября. Ранее в этом месяце, 4 сентября, Solar Orbiter совершил гравитационный облет Венеры, чтобы скорректировать свою орбиту вокруг Солнца. Последующие облеты Венеры начнут увеличивать наклон орбиты космического корабля для доступа к более высоким широтам — более полярным областям Солнца.