Полюси Сонця містять ключ до трьох його найбільших таємниць

Місія Сонячної Полярно-Орбітальної Обсерваторії (SPO) відкриє безпрецедентні можливості для дослідження полярних областей Сонця.

За останні десятиліття Сонце стало об’єктом інтенсивного спостереження завдяки таким місіям, як STEREO, Solar Orbiter, Hinode, IRIS і SDO. Вони охоплюють різні аспекти сонячної активності, але залишають прогалини в розумінні полярних процесів. Саме ці регіони залишаються найменш дослідженими через обмеження огляду з площини екліптики. Лише місія “Улісс” 1990-х років спромоглася отримати дані поза екліптикою, однак не забезпечила зображень.

Полярні регіони відіграють вирішальну роль у формуванні глобального магнітного поля Сонця. «Полярні магнітні поля можуть бути основою наступного сонячного циклу», – зазначено у звіті ЄКА. Саме ці області є джерелом швидкого сонячного вітру та активного магнітного перез’єднання. Без розуміння цих процесів неможливо точно моделювати динаміку геліосфери.

SPO – новий підхід до старої проблеми

Місія SPO подолає попередні технологічні бар’єри завдяки складній гравітаційній маневрації. Вона здійснить кілька прольотів повз Землю, перш ніж наблизитись до Юпітера, чия гравітація сприятиме нахилу орбіти до 75–80°. Це дозволить отримати перші в історії чіткі зображення сонячних полюсів.

На борту будуть інструменти дистанційного зондування та ін-ситу обладнання, серед яких: Магнітний і геліосейсмічний сканер (MHI), Телескоп екстремального ультрафіолету (EUT), Коронограф з великим кутом огляду (VLACOR) та магнітометри з детекторами частинок. У поєднанні вони створять повноцінну картину динаміки полярних процесів.

«Ця місія відкриє нову еру в геліофізиці», – підкреслює провідний дослідник проєкту SPO. За попередніми розрахунками, місія охопить принаймні один повний сонячний цикл. Це дозволить відстежити не лише зміни магнітного поля, але й оцінити розвиток корональних дір і швидкого сонячного вітру.

Важливим є і те, що SPO працюватиме у взаємодії з існуючими та майбутніми місіями, такими як Vigil ЄКА та китайська LAVSO. Завдяки цьому з’явиться глобальна система моніторингу сонячної активності, що охоплюватиме як площину екліптики, так і полярні області.

Вплив на Землю та технологічну інфраструктуру

SPO не є лише науковим проєктом — її результати мають практичне значення для прогнозування космічної погоди. Швидкий сонячний вітер і КВМ можуть викликати сильні геомагнітні бурі, які загрожують енергосистемам, супутникам і авіації. Завдяки SPO можна буде краще передбачати та реагувати на ці загрози.

«Космічна погода стає дедалі більшою загрозою для цифрової цивілізації», – наголошують у NASA. Спостереження з високих широт дають змогу відстежувати, як КВМ розповсюджуються не лише в екліптичній площині, а й у вертикальному напрямку. Це покращить моделювання структури міжпланетного середовища.

Також очікується, що місія внесе значний вклад у розуміння динамо-процесу, який забезпечує магнітний цикл Сонця. Моделі динамо, засновані на геліосейсмічних даних, часто суперечать одна одній через брак інформації про глибокі потоки поблизу полюсів. SPO може або підтвердити класичні моделі, або змусити наукову спільноту переглянути їх.

Висновок: чому саме полюси?

На перший погляд, полюси здаються спокійними, але вони є джерелом глибинних процесів. Саме тут формується основа майбутніх магнітних змін. «Якщо ми хочемо зрозуміти Сонце, ми маємо почати з його полюсів», – підкреслив астроном Скотт Макінтош.

Незважаючи на потужні телескопи та довготривалі місії, вивчення Сонця залишається фрагментарним без повного охоплення його полярних регіонів. SPO має змінити цю ситуацію, відкривши нові горизонти як для фундаментальної науки, так і для прикладних технологій.

Саме полюси можуть дати відповіді на три ключові питання: як працює сонячне динамо, що запускає швидкий сонячний вітер і як космічна погода поширюється в Сонячній системі. І саме SPO стане тим інструментом, що дозволить ці відповіді отримати.