การสลับกลับของแสงอาทิตย์คือการเบี่ยงเบนของสนามแม่เหล็กของลมสุริยะอย่างกะทันหันและมีขนาดใหญ่ กลไกและแหล่งที่มาของการสร้าง switchbacks ยังไม่ได้รับการแก้ไข ขณะนี้ ยานอวกาศ ESA/NASA Solar Orbiter ได้ค้นพบเงื่อนงำที่น่าสนใจเกี่ยวกับที่มาของการสลับกลับของแม่เหล็กเหล่านี้
Solar Orbiter ทำการสังเกตการณ์ระยะไกลครั้งแรกที่สอดคล้องกับการสลับกลับของแสงอาทิตย์ ทำให้เห็นโครงสร้างทั้งหมด และยืนยันว่ามีลักษณะเป็นรูปตัว S ตามที่คาดการณ์ไว้ นอกจากนี้ มุมมองทั่วโลกที่นำเสนอโดยข้อมูลจาก Solar Orbiter บ่งชี้ว่าสิ่งเหล่านี้แปรผันอย่างรวดเร็ว สนามแม่เหล็ก อาจมีต้นกำเนิดใกล้เคียงกับ ดวงอาทิตย์.
แม้จะมีข้อเท็จจริงที่ว่ายานอวกาศจำนวนมากได้ผ่านพื้นที่ลึกลับเหล่านี้ในอดีต แต่ข้อมูลในแหล่งกำเนิดอนุญาตให้ทำการตรวจวัด ณ จุดและเวลาที่กำหนดเท่านั้น เป็นผลให้โครงสร้างและรูปร่างของ switchback ต้องอนุมานจากการวัดคุณสมบัติของพลาสมาและสนามแม่เหล็กที่บันทึกไว้ที่ตำแหน่งเดียว
การสลับกลับของแสงอาทิตย์เกิดขึ้นบ่อยครั้งหลังจากการเปิดตัว Parker Solar Probe ของ NASA ในปีพ.ศ. 2018 สิ่งนี้ชี้ให้เห็นอย่างชัดเจนว่าการกลับขั้วของสนามแม่เหล็กอย่างรวดเร็วเกิดขึ้นบ่อยครั้งใกล้กับดวงอาทิตย์มากขึ้น และเพิ่มความเป็นไปได้ที่สนามแม่เหล็กจะเกิดการหักเหของสนามแม่เหล็กเป็นรูปตัว S
Switchbacks เป็นชื่อที่กำหนดให้กับปรากฏการณ์เนื่องจากพฤติกรรมที่น่างง ทฤษฎีเหล่านี้อาจก่อตัวขึ้นได้อย่างไร มีหลายทฤษฎีที่นำเสนอ
เครดิต: ESA & NASA/Solar Orbiter/Metis Teams; D. Telloni และคณะ (2022)
ในวันที่ 25 มีนาคม พ.ศ. 2022 Solar Orbiter อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์เพียง XNUMX วัน ทำให้โคจรอยู่ในวงโคจรของดาวเคราะห์ ดาวพุธ – และเครื่องมือของ Metis กำลังรับข้อมูล เมทิสปิดกั้นแสงจ้าจากพื้นผิวดวงอาทิตย์และถ่ายภาพโคโรนา
เมื่อเวลาประมาณ 20:39 น. UT เมทิสจับภาพโคโรนาของดวงอาทิตย์ที่แสดงการบิดเบี้ยวเป็นรูปตัว S ในพลาสมาของโคโรนา จากข้อมูลของ Daniele Telloni สถาบันฟิสิกส์ดาราศาสตร์แห่งชาติ – หอดูดาวดาราศาสตร์แห่งโตริโน ประเทศอิตาลี- จะต้องเป็นการสลับกลับของแสงอาทิตย์
ภาพดังกล่าวถูกนำไปเปรียบเทียบกับภาพที่ถ่ายด้วยเครื่องมือ Extreme Ultraviolet Imager (EUI) ของ Solar Orbiter ในเวลาต่อมา พบว่าการสลับกลับของผู้สมัครเกิดขึ้นเหนือภูมิภาคที่ใช้งานซึ่งจัดรายการเป็น AR 12972 การวิเคราะห์เพิ่มเติมแสดงให้เห็นว่าความเร็วของพลาสมาเหนือภูมิภาคนี้ช้ามาก ตามที่คาดไว้จากภูมิภาคที่ใช้งานซึ่งยังไม่ได้ปล่อยของที่เก็บไว้ พลังงาน.
Daniele ยอมรับว่าสิ่งนี้คล้ายกับกลไกการสร้าง switchback ที่นำเสนอโดย Prof. Gary Zank แห่งมหาวิทยาลัย Alabama ในเมือง Huntsville ประเทศสหรัฐอเมริกา ทฤษฎีนี้ตรวจสอบปฏิสัมพันธ์ระหว่างพื้นที่แม่เหล็กต่างๆ ใกล้กับ พื้นผิวของดวงอาทิตย์.
ดานิเอเล่และแกรี่พิสูจน์ให้เห็นว่าการสลับกลับเกิดขึ้นเมื่อมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างพื้นที่ของเส้นสนามเปิดและพื้นที่ของเส้นสนามปิด เมื่อสายฟิลด์รวมตัวกัน พวกเขาสามารถเชื่อมต่อใหม่เข้ากับการกำหนดค่าที่เสถียรยิ่งขึ้น แทนที่จะเหมือนกับการฟาดแส้ สิ่งนี้จะปล่อยพลังงานและตั้งค่าการรบกวนรูปตัว S ที่จะเดินทางออกไปในอวกาศ ซึ่งยานอวกาศที่ผ่านจะบันทึกเป็นการสลับกลับ
Gary Zank กล่าวว่า “ภาพแรกจาก Metis ที่ดานิเอเล่แสดงให้ฉันเห็นเกือบจะในทันทีถึงการ์ตูนที่เราวาดในการพัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์สำหรับการสลับกลับ แน่นอนว่าภาพแรกเป็นเพียงสแนปช็อต และเราต้องควบคุมความกระตือรือร้นของเราจนกว่าเราจะใช้การครอบคลุมของ Metis ที่ยอดเยี่ยมเพื่อดึงข้อมูลทางโลกและทำการวิเคราะห์สเปกตรัมของภาพที่ละเอียดยิ่งขึ้น ผลลัพธ์ที่ได้พิสูจน์แล้วว่าน่าทึ่ง!”
นักวิทยาศาสตร์ยังสร้างแบบจำลองพฤติกรรมด้วยคอมพิวเตอร์ พวกเขาพบว่าผลลัพธ์ของพวกเขามีความคล้ายคลึงกับภาพ Metis โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังจากที่พวกเขารวมการคำนวณว่าโครงสร้างจะยืดออกอย่างไรในระหว่างการขยายพันธุ์ออกไปด้านนอกผ่าน โคโรนาแสงอาทิตย์.
ดาเนียลกล่าวว่า “ฉันจะบอกว่าภาพแรกของการสลับกลับของแม่เหล็กในโคโรนาสุริยะได้เปิดเผยความลึกลับของต้นกำเนิดของมัน”
“ขั้นตอนต่อไปคือการพยายามเชื่อมโยงสถิติการสลับกลับที่สังเกตได้ในแหล่งกำเนิดกับภูมิภาคต้นทางบนดวงอาทิตย์ กล่าวอีกนัยหนึ่งคือเพื่อให้ยานอวกาศบินผ่านการพลิกกลับของสนามแม่เหล็กและสามารถมองเห็นสิ่งที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวสุริยะได้ นี่เป็นศาสตร์การเชื่อมโยงชนิดหนึ่งที่ Solar Orbiter ได้รับการออกแบบมาให้ทำ แต่ไม่จำเป็นต้องหมายความว่า Solar Orbiter จำเป็นต้องบินผ่านการสลับกลับ อาจเป็นยานอวกาศลำอื่น เช่น Parker Solar Probe ตราบใดที่ข้อมูลในแหล่งกำเนิดและข้อมูลการรับรู้จากระยะไกลพร้อมกัน Daniele ก็สามารถสร้างความสัมพันธ์ได้”
Daniel Müller นักวิทยาศาสตร์โครงการ ESA สำหรับ Solar Orbiter กล่าวว่า, “นี่เป็นผลลัพธ์ที่เราคาดหวังกับ Solar Orbiter เราได้รับข้อมูลเพิ่มเติมจากชุดเครื่องดนตรี XNUMX ชิ้นในทุกวงโคจร จากผลลัพธ์เช่นนี้ เราจะปรับแต่งการสังเกตที่วางแผนไว้สำหรับการเผชิญหน้าสุริยะครั้งต่อไปของ Solar Orbiter เพื่อทำความเข้าใจว่าดวงอาทิตย์เชื่อมต่อกับสภาพแวดล้อมแม่เหล็กที่กว้างขึ้นของ ระบบสุริยะ. นี่เป็นการเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ครั้งแรกของ Solar Orbiter ดังนั้นเราจึงคาดหวังผลลัพธ์ที่น่าตื่นเต้นอีกมากมายที่จะตามมา”
การอ้างอิงวารสาร:
- Daniele Telloni, Gary P. Zank และคณะ การสังเกต Magnetic Switchback ใน Solar Corona จดหมายวารสารทางฟิสิกส์ 936 L25. ดอย: 10.3847/2041-8213/ac8104
