Исследователи космоса

Смотрите это видео с включенными субтитрами и при необходимости переключитесь на русский язык.

Этот астероид довольно небольшой. Его диаметр оценивается в несколько десятков метров. Он не представляет опасности для Земли, так как риск его столкновения с нашей планетой почти нулевой.

Размер большой полуоси орбиты астероида Камоалева практически совпадает с размером большой полуоси орбиты Земли. Однако орбита этого астероида слегка вытянута и наклонена относительно орбиты Земли. Один оборот вокруг Солнца Камоалева делает почти за то же время, что и Земля. То есть за один год. Таким образом, Земля и этот астероид находятся в орбитальном резонансе 1:1.

Астероид Камоалева – это, пожалуй, самый хороший пример квазиспутника Земли. Он не выходит на полноценную орбиту вокруг Земли, чтобы стать настоящим спутником нашей планеты. Вместо этого он движется по своей орбите вокруг Солнца, но при этом, постоянно сопровождает Землю. А если точнее, то он всё время находится по одну сторону от Земли. Из-за наклона орбиты астероида, половину года он проводит над плоскостью орбиты Земли, другую половину года – под ней. Из-за этого траектория Камоалева относительно Земли получается очень причудливой. Она по-разному выглядит с разных направлений просмотра. С некоторых ракурсов траектория астероида напоминает восьмёрку, с других ракурсов она похожа на улитку Паскаля, а с некоторых направлений просмотра траектория выглядит как трилистник.

Если проводить наблюдения с поверхности Земли, то астероид за один год рисует в небе на фоне звёзд гигантскую восьмёрку. Нижняя часть восьмёрки располагается неподалёку от созвездия Большого Пса с ярчайшей звездой Сириусом. Верхняя часть восьмёрки достигает ковша созвездия Большой Медведицы. Размах траектории поражает воображение. Однако из-за небольших размеров астероида это очень сложный объект для наблюдений, даже с использованием мощнейших телескопов.

Открыт был этот астероид на Гавайях в 2016 году. Название “Камоалева” на гавайском языке означает “колеблющийся небесный объект”. Это название идеально подходит астероиду с такой траекторией. Орбита Камоалева может оставаться стабильной на протяжении нескольких столетий. Существуют оценки, что он может оставаться квазиспутником нашей планеты на протяжении миллиона лет.

Расстояние от Земли до астероида в десятки раз больше, чем расстояние между Землёй и Луной. Во время максимальных сближений с Землёй астероид Камоалева находится в 38 раз дальше от нас, чем Луна. При максимальном удалении от Земли он в сотню раз дальше Луны. К астероиду Камоалева планируется отправка космического аппарата с посадкой на его поверхность и сбором образцов.

Чтобы наглядно оценить, насколько сложной и причудливой является траектория астероида Камоалева относительно Земли, посмотрите это красивое видео.

Моделирование и визуализация выполнены автором этой публикации с помощью программного обеспечения собственной разработки. При расчетах учитывалось взаимное влияние друг на друга Солнца, всех планет Солнечной системы, Луны и астероида. Также при расчете учитывались релятивистские эффекты.

Солнце, на которое мы смотрим, это его прошлое. Хотя свет - самое быстрое излучение, которое мы знаем, вид Солнца, которое мы видим с Земли, составляет примерно 8 минут, то есть мы видим, как выглядело Солнце несколько минут назад прошлом. А вот излучение в виде Солнечных вспышек, доходит до Земли за гораздо большее время. В результате реакций в ядре, высвобождается огромное количество энергии в виде фотонов. Эти фотоны испускаются и поглощаются молекулами газа. Чтобы выбраться из ядра, фотону требуется до 170 тыс. лет, для достижения поверхности.

Спутник SDO, был разработан НАСА, с целью лучше понять солнечные реакции, которые влияют на жизнь на Земле и путем изучения динамики солнечной поверхности и атмосферы в различных диапазонах длин волн. Изучая свет за пределами видимого диапазона, НАСА смогло уловить обычно невидимые детали. При длине волны, соответствующей цветовой температуре в 1 миллион Кельвинов, становится хорошо видна солнечная корона. Интересно, что корону Солнца также можно увидеть невооруженным глазом в редких случаях, например, во время полного солнечного затмения.

Давайте заглянем немного глубже - к деталям Солнца непосредственно под короной. При цветовой температуре 20 миллионов Кельвинов видны яркие пятна, известные как точки выхода в фотосферу сильных магнитных полей, пересечение которых вызывает взрыв или солнечную вспышку. Такая активность возникает из-за турбулентной природы плазмы внутри самого Солнца, из которой в конечном итоге и возникают поля. Но это не единственная особенность атмосферы Солнца. Корональные дыры, обозначенные более темной областью на Солнце, это еще одна интересная особенность, которую мы рассмотрим поближе. Корональные дыры - это области в солнечной короне, где понижены плотность и температура плазмы. Как правило, плотность в таких районах примерно в сто раз меньше, чем в остальных областях короны. Эти области позволяют частицам солнечного ветра легче уходить в космос. Когда эти солнечные ветры сталкиваются с магнитосферой Земли, в ночном небе появляются огни авроры, в полярных областях Земли. Во внешних слоях Солнца есть большие петли плазмы которые поднимаются от поверхности Солнца. Эти огромные петли достаточно велики, они могут простираться на сотни тысяч километров в пространство и могут образоваться всего за день. В этом примере мы наблюдаем, как протуберанец (будущая петля) прокладывает себе путь из фотосферы в атмосферу Солнца.

Один факт, который вы, возможно, не знаете о солнечной атмосфере Солнца, - это то, что иногда там идет дождь. Не вся заряженная плазма, выбрасываемая из Солнца, покидает звезду, некоторая часть остается в короне, задерживаясь и охлаждаясь, пока не упадет обратно на поверхность Солнца в виде сияющего дождя. Это корональный выброс массы. Смотрите, как структура формируется в левой нижней части Солнца в течение некоторого времени, прежде чем в конце концов разорваться и выбросить миллиарды тонн плазмы по всей Солнечной системе. Попадание сильного выброса плазмы в магнитное поле Земли может оказаться разрушительным для наших спутников и электрических сетей. Посмотрите на эти два изображения солнечной короны, сделанные в один и тот же период времени, эти изображения используют две разные длины волн света. Первое, сделанное при цветовой температуре 600 000 Кельвинов, изображает спокойную корону и корональные петли. Второе изображение, полученное при цветовой температуре 2 миллиона Кельвинов, показывает гораздо более горячие активные области короны. Это подчеркивает важность использования различных подходов при исследовании звезды. То, что сначала может показаться единичным солнечным явлением, может оказаться как сложная, переплетенная цепь событий. Двигаясь дальше вглубь, давайте посмотрим на другое изображение, полученное SDO с использованием 160-нанометровой длины волны света. Мы видим переходную область - это слой, который находится между солнечной короной и хромосферой это очень неглубокий слой, толщиной около 100 километров. В этой области температура Солнца резко повышается примерно с 7 до 500 000 градусов! Для земного сравнения, температура лавы, извергающейся вулкана имеет температуру 1170 градусов Цельсия. Продвигаясь еще глубже, мы оказываемся в хромосфере Солнца, которая является последним слоем атмосферы перед тем, как мы достигнем поверхности Солнца. Атмосферой Солнца называют три внешних слоя Солнца, расположенные выше конвективной зоны. Это Изображение получено с помощью 170-нанометрового ультрафиолетового излучения. Внимательно изучая хромосферу, ученые обнаружили несколько завораживающих особенностей, известных как спикулы. Колыхаясь, как длинная волнистая трава на ветру эти длинные струи плазмы выстреливают вверх от поверхности Солнца со скоростью до 100 километров в секунду, и могут достигать в длину почти 10 километров. Процессы, лежащие в основе этих спикул, были широко неизвестны и долгое время вызывали споры, поскольку было непонятно, как заряженные частицы могут вырваться из магнитного поля Солнца. Так было до 2017 года, когда команда ученых, работавших над чрезвычайно подробной моделью спикул, обнаружила, что их происхождение должно быть связано с нейтральными частицами. Ученые изначально не включали нейтральные частицы в свои модели Солнца, так как считали, что они не влияют на движение заряженных частиц, но когда они были добавлены, выяснилось, что нейтральные частицы придают заряженным частицам неожиданную плавучесть, необходимую им для того, чтобы вырваться из плазмы Солнца и разлететься на спикулы. Спускаясь дальше через нижнюю атмосферу Солнца мы в конце концов достигаем фотосферы - поверхности самого Солнца, Солнце вовсе не твердое. Поскольку оно слишком горячее, чтобы материя могла существовать в твердом, жидком или газообразном состоянии в любой области Солнца, там может быть только плазма, называемая четвертым состоянием материи. Плазма имеет тенденцию вести себя подобно газам, за исключением того, что они состоят из смеси ионизированных атомов и свободных электронов. Фотосфера - самый внешний слой на этом снимке, толщиной около 400 километров. И, к сожалению, это самый глубокий слой звезды, который ученые могут измерить напрямую. При детальном рассмотрении вы можете заметить несколько темных пятен на левой стороне. Они образуются в тех местах, где магнитные поля особенно мощные. Здесь тепло оказывается в ловушке из-за снижения конвекции в этих областях. Этот снимок был сделан с помощью Шведского солнечного телескопа, с использованием длины волны видимого света длиной волны около 400 нанометров. Рядом с солнечными пятнами и вокруг них, фотосфера насыщена зазубренными краями, бесконечно меняющими форму ячейками, которые по виду не отличаются от лавы. когда она остывает и трескается. Однако, эти "ячейки" имеют ширину около 1000 км и известны как солнечные гранулы. Более яркие области внутри каждой гранулы представляют собой жидкость невообразимых температур, поднимающуюся из изнутри Солнца к его поверхности. Достигнув этой границы, жидкости некуда деваться, кроме как распространяться по поверхности. Постепенно остывая, жидкость опускается обратно внутрь через неровные темные границы окружающие каждую ячейку, после чего цикл повторяется. Этот процесс очень похож на конвекционные течения в мантии Земли, ответственные за тектонику плит. Вам может показаться, что это изображение выглядит довольно зернистым для такого высокотехнологичного космического зонда. И вы правы. Но эта зернистость - гранулы на фотосфере Солнца, а не эффект обработки или избыточный шум на изображении. К сожалению, на этом наше путешествие заканчивается, поскольку ученые еще не придумали, как получать изображения более глубоких слоев Солнца. Многое из того, что находится за пределами остается тайной. Может быть, однажды мы найдем способы видеть глубже, используя методы, о которых мы сейчас едва можем мечтать.