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Sarah Spitzer Er ist wissenschaftlicher Mitarbeiter für Klima- und Weltraumwissenschaften und -technik an der University of Michigan.
Die Sonne erwärmt die Erde und macht sie für Menschen und Tiere bewohnbar. Aber das ist noch nicht alles, sie wirken sich auf einen viel größeren Bereich des Weltraums aus. HeliosphäreRegion Raum von der Sonne beeinflusst, hundertfach Aus der Entfernung von der Sonne bis Land.
Die Sonne ist ein Stern, der ständig einen stetigen Plasmastrom aussendet – hochenergetisches ionisiertes Gas – den sogenannten Sonnenwind. Zusätzlich zum konstanten Sonnenwind löst die Sonne gelegentlich auch Plasmaausbrüche aus, die als Sonnenwinde bezeichnet werden Koronarer Massenauswurfwas dazu beitragen kann NordlichterExplosionen von Licht und Energie, Sie werden Brenner genannt.
Das Plasma der Sonne breitet sich zusammen mit dem Magnetfeld der Sonne im Weltraum aus. Und zusammen bilden sie sich Heliosphäre Innerhalb des umgebenden lokalen interstellaren Mediums – Plasma, neutrale Teilchen und Staub, die den interstellaren Raum und ihre Sternatmosphären füllen. Sonnenphysiker wie ich Ich möchte die Heliosphäre verstehen und wie sie mit dem interstellaren Medium interagiert.
Die acht bekannten Planeten in SonnensystemDie Asteroidengürtel zwischen Mars Und der Jupiterund das Kuiper Gürtel – Der Bereich der Himmelskörper jenseits von Neptun, der den Kleinplaneten einschließt Pluto – Sie befinden sich alle innerhalb der Heliosphäre. Die Heliosphäre ist so groß, dass Objekte im Kuipergürtel die Sonne näher umkreisen als die Erde. Die nächstgelegene Grenze der Heliosphäre.
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Solarabdeckungsschutz
Wenn entfernte Sterne explodieren,… Große Strahlungsmengen ausstoßen in Form hochenergetischer Teilchen in den interstellaren Raum Bekannt als kosmische StrahlungDiese kosmische Strahlung kann für lebende Organismen gefährlich sein und elektronische Geräte und Raumfahrzeuge beschädigen.
Die Erdatmosphäre schützt das Leben auf dem Planeten Vor den Auswirkungen der kosmischen Strahlung, aber auch davor fungiert die Heliosphäre selbst als kosmischer Schutzschild vor den meisten interstellaren Strahlungen.
Neben der kosmischen Strahlung strömen ständig neutrale Teilchen und Staub aus dem lokalen interstellaren Medium in die Heliosphäre. Diese Partikel können Auswirkungen auf den die Erde umgebenden Raum Es kann sogar sein, dass es sich ändert Wie erreicht der Sonnenwind die Erde?.
Auch Supernovae und das interstellare Medium könnten einen Einfluss darauf gehabt haben Ursprünge des Lebens Und Menschliche Evolution Auf dem Boden. Einige Forscher spekulieren, dass die Heliosphäre vor Millionen von Jahren mit einer dichten Wolke aus kalten Teilchen im interstellaren Medium in Kontakt kam, die… Dadurch schrumpft die Heliosphärewodurch die Erde dem lokalen interstellaren Medium ausgesetzt wird.
Unbekannte Form
Aber Wissenschaftler wissen nicht wirklich, wie die Heliosphäre aussieht. Die Modelle variieren in der Form Von der Kugelform über die Kometenform bis hin zur Croissantform. Diese Erwartungen variieren In der Größe das Hundert- bis Tausendefache der Entfernung von Die Sonne grundieren.
Aber Wissenschaftler haben die Richtung, in die sich die Sonne bewegt, als „Nasenrichtung“ und die entgegengesetzte Richtung als „Schwanz“-Richtung identifiziert. Die Richtung der Nase sollte der kürzeste Abstand zur Heliosphäre sein – der Grenze zwischen der Heliosphäre und dem lokalen interstellaren Medium.
Keine Sonde war in der Lage, von außen einen guten Blick auf die Heliosphäre zu werfen oder das lokale interstellare Medium ordnungsgemäß zu untersuchen. Dadurch könnten Wissenschaftler mehr über die Form der Heliosphäre und ihre Wechselwirkung mit dem lokalen interstellaren Medium, der Weltraumumgebung außerhalb der Heliosphäre, erfahren.
Mit der Voyager die Heliosphäre durchqueren
1977 startete die NASA Voyager-MissionSeine beiden Raumschiffe flogen nahe an Jupiter vorbei. Saturn, Uranus Und Neptun Im äußeren Sonnensystem. Wissenschaftler haben dies entschieden, nachdem sie diese beobachtet hatten Gasriesendurchquerten die Sonden getrennt die Heliosphäre Interstellarer Raum Im Jahr 2012 bzw. 2018.
während Voyager 1 Zwei von ihnen sind die einzigen Sonden, die die Heliosphäre durchquert haben, und sie überschreiten ihre vorgesehene Missionsdauer bei weitem. Die erforderlichen Daten werden nicht mehr zurückgegeben Ihre Geräte stürzen langsam ab oder schalten sich aus.
Diese Raumschiffe sind für die Erforschung von Planeten konzipiert, nicht für das interstellare Medium. Das bedeutet, dass es nicht über die richtigen Instrumente verfügt, um alle Messungen des interstellaren Mediums oder der Heliosphäre durchzuführen, die Wissenschaftler benötigen.
Hier könnte eine mögliche interstellare Sondenmission ins Spiel kommen. Eine Sonde, die über die Heliosphäre hinausfliegen soll, würde Wissenschaftlern helfen, die Heliosphäre zu verstehen, indem sie sie von außen beobachtet.
Interstellare Sonde
Weil die Heliosphäre so groß ist, Es wird Jahrzehnte dauern, bis die Grenze erreicht istbis Verwenden Sie die Schwerkraftunterstützung Von einem riesigen Planeten wie Jupiter.
Lange bevor die interstellare Sonde die Heliosphäre verlässt, wird die Raumsonde Voyager keine Daten mehr aus dem interstellaren Raum liefern können. Nach dem Start der Sonde wird es je nach Flugbahn etwa 50 Jahre oder länger dauern, bis sie das interstellare Medium erreicht. Das bedeutet, dass die längste Entfernung zwischen der Sonde und den Sternen etwa 1.000 Meilen betragen wird. NASA Je länger Wissenschaftler mit dem Start einer Sonde warten, desto länger können sie keine Missionen in der Heliosphäre oder im lokalen interstellaren Medium durchführen.
Die NASA erwägt die Entwicklung… Interstellare SondeDiese Sonde wird Plasma- und Magnetfelder im interstellaren Medium messen und die Heliosphäre von außen abbilden. Zur Vorbereitung bat die NASA mehr als 1.000 Missionskonzeptwissenschaftler um Beiträge.
Erstmeldung Die Forscher empfahlen, dass die Sonde einen Weg einschlägt, der etwa 45 Grad von der Vorderseite der Heliosphäre entfernt ist. Dieser Weg würde einen Teil des Weges der Voyager zurückverfolgen und gleichzeitig einige neue Regionen des Weltraums erreichen. Auf diese Weise können Wissenschaftler neue Regionen untersuchen und einige teilweise bekannte Regionen des Weltraums erneut besuchen.
Dieser Weg würde der Sonde einen Teilwinkelblick auf die Heliosphäre ermöglichen und sie wäre nicht in der Lage, den Schweif der Sonne zu sehen, die Region, über die Wissenschaftler am wenigsten wissen.
Am Schweif der Sonne erwarten Wissenschaftler das Plasma, aus dem die Heliosphäre besteht Mischt sich mit Das Plasma, aus dem das interstellare Medium besteht. Dies geschieht durch einen Prozess namens Magnetische WiederverbindungDadurch können geladene Teilchen aus dem lokalen interstellaren Medium in die Heliosphäre fließen. Wie neutrale Partikel, die durch die Nase eindringen, beeinflussen diese Partikel die Weltraumumgebung innerhalb der Heliosphäre.
Aber in diesem Fall tragen die Teilchen eine Ladung und können mit solaren und planetaren Magnetfeldern interagieren. Obwohl diese Wechselwirkungen am Rand der Heliosphäre, also in sehr großer Entfernung von der Erde, stattfinden, beeinflussen sie die Zusammensetzung des Inneren der Heliosphäre.
In Neue Studie In einer in der Zeitschrift Frontiers in Astronomy and Space Sciences veröffentlichten Studie haben meine Kollegen und ich sechs mögliche Startrichtungen bewertet, die von der Nase bis zum Heck reichen. Wir fanden heraus, dass ein Pfad, der die Seite der Heliosphäre zum Schwanz hin schneidet, statt in der Nähe der Nase auszutreten, die beste Perspektive auf die Form der Heliosphäre bieten würde.
Eine Flugbahn wie diese würde Wissenschaftlern eine einzigartige Gelegenheit bieten, eine völlig neue Region des Weltraums innerhalb der Heliosphäre zu untersuchen. Wenn die Sonde aus der Heliosphäre in den interstellaren Raum austritt, erhält sie von außen einen Blick auf die Heliosphäre in einem Winkel, der Wissenschaftlern eine detailliertere Vorstellung von ihrer Form gibt – insbesondere im umstrittenen Schweifbereich.
Unabhängig davon, in welche Richtung die interstellare Sonde letztendlich startet, werden die wissenschaftlichen Erkenntnisse, die sie liefert, von unschätzbarem Wert und geradezu astronomisch sein.
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