The researchers have studied the turbulence in Sun’s corona using radio signals sent to Earth by the ultra-low-cost Marte orbitador when the Earth and Marte were in conjunction on the opposite sides of the Sun (the conjunction usually happens once in approximately two years). The radio señales de la orbitador had passed through the corona region of Sun at a close distance of 10 Rʘ (1 Rʘ = solar radii = 696,340 km). The frequency residual of the received signal was analyzed to obtain coronal turbulence spectrum. The findings seemed to be consistent with in-situ findings of Parker Solar Probe. This study provided a very low-cost opportunity to study dynamics in coronal region (in absence of a very high cost in-situ solar probe) and a new insight into how investigation of turbulence in solar coronal region using radio signals sent by a Marte orbiter to Earth can help improve prediction of solar activity which is of great significance for life forms and the civilization on Earth.
La Marte Orbiter Mission (MOM) of Indian Espacio Organización de investigación (ISRO) se lanzó el 5 de noviembre de 2013 con una vida útil prevista de seis meses. Ha superado con creces su vida útil y actualmente se encuentra en la fase de misión extendida.
A team of researchers used radio signals from the orbitador para estudiar el solar corona when the Earth and Marte were on opposite sides of the Sun. During the periods of conjunction, which usually happen once in approximately two years, radio signals from the orbiter cross through the solar coronal region as close as 10 Rʘ (1 Rʘ = solar radii = 696,340 km) helio-altitude from the center of Sun and gives opportunities to study solar dinámica.
La solar corona is the region where temperature can be as high as several million degrees centigrade. The solar winds originate and accelerate in this region and engulf interplanetary espacios which shape the magnetosphere of planets and affect the espacio weather near-Earth environment. Studying this is an important imperative1. Tener una sonda in situ sería ideal, sin embargo, el uso de señales de radio (transmitidas por naves espaciales y recibidas en la Tierra después de viajar a través de la región coronal) ofrece una excelente alternativa.
En el documento reciente2 publicado en Monthly Notices of Royal Astronomical Society, los investigadores estudiaron la turbulencia en la región de la corona solar durante un período de fase decreciente del ciclo solar e informan que los vientos solares se aceleran y su transición de flujo subalfvénico a superalfvénico ocurre alrededor de 10–15 Rʘ. Alcanzan la saturación en helio-altitudes comparativamente más bajas en comparación con el período de alta actividad solar. Por cierto, este hallazgo parece estar respaldado por la observación directa de Solar Corona por Parker Probe3 .
Como la corona solar es un medio de plasma cargado y tiene una turbulencia intrínseca, introduce efectos dispersivos en los parámetros de las ondas de radio electromagnéticas que la atraviesan. La turbulencia en el medio coronal produce fluctuaciones en la densidad del plasma que se registran como fluctuaciones en la fase de las ondas de radio que emergen a través de ese medio. Por lo tanto, las señales de radio recibidas en la estación terrestre contienen la firma del medio de propagación y se analizan espectralmente para derivar el espectro de turbulencia en el medio. Esto forma la base de la técnica de radiosondeo coronal que ha sido utilizada por la nave espacial para estudiar las regiones coronales.
Los residuos de frecuencia Doppler obtenidos de las señales se analizan espectralmente para obtener un espectro de turbulencia coronal a distancias heliocéntricas que oscilan entre 4 y 20 Rʘ. Esta es la región donde el viento solar se acelera principalmente. Los cambios en el régimen de turbulencia se reflejan bien en los valores del índice espectral del espectro de fluctuación de frecuencia temporal. Se observa que el espectro de potencia de turbulencia (espectro temporal de fluctuaciones de frecuencia) a una distancia heliocéntrica más baja (<10 Rʘ), se ha aplanado en regiones de frecuencias más bajas con un índice espectral más bajo que corresponde a la región de aceleración del viento solar. Los valores de índice espectral más bajos más cerca de la superficie del Sol denotan el régimen de entrada de energía donde la turbulencia aún está subdesarrollada. Para distancias heliocéntricas más grandes (> 10Rʘ), la curva se hace más pronunciada con un índice espectral cercano a 2/3, lo que es indicativo de regímenes inerciales de turbulencia tipo Kolmogorov desarrollada donde la energía se transporta a través de una cascada.
Las características generales del espectro de turbulencia dependen de factores como la fase del ciclo de actividad solar, la prevalencia relativa de las regiones activas solares y los agujeros coronales. Este trabajo basado en datos de MOM informa sobre los débiles máximos del ciclo solar 24, que se registra como un ciclo solar peculiar en términos de actividad general más baja que otros ciclos anteriores.
Curiosamente, este estudio demuestra una forma de muy bajo costo para investigar y monitorear la turbulencia en la región de la corona solar mediante el uso del método de sondeo de radio. Esto puede ser de gran ayuda para mantener un registro de la actividad solar, lo que a su vez puede ser crucial para predecir todo el clima solar importante, particularmente en las cercanías de la Tierra.
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Referencias:
- Prasad U., 2021. Espacio Weather, Solar Wind Disturbances and Radio Bursts. Scientific European. Published 11 February 2021. Available at http://scientificeuropean.co.uk/sciences/space/space-weather-solar-wind-disturbances-and-radio-bursts/
- Jain R., et al 2022. Un estudio sobre la dinámica de la corona solar durante la fase posterior al máximo del ciclo solar 24 utilizando señales de radio de banda S de la misión del orbitador indio de Marte. Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society, stac056. Recibido en forma original el 26 de septiembre de 2021. Publicado el 13 de enero de 2022. DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stac056
- J. C. Kasper et al. Parker Solar Probe entra en la corona solar dominada magnéticamente. física Rev. Lett. 127, 255101. Recibido el 31 de octubre de 2021. Publicado el 14 de diciembre de 2021. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.255101
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