В последние минуты перед полным солнечным затмением температура падает, а окружающий свет меркнет. День превращается в сумерки, и там, где когда-то висело солнце, черная дыра пробивает небо, покрытое белым эфирным сиянием.
Это свечение - солнечная корона, тонкая верхняя атмосфера солнца из ионизированного газа. Состоящая в основном из электронов и голых ядер атомов водорода и гелия, она является стартовой площадкой для солнечного ветра - потока заряженных частиц, которые покидают корону и омывают планеты, в конечном итоге исчезая на пороге межзвездного пространства. События в короне затрагивают все солнечные миры, включая Землю и технологическое общество, которое люди построили на нем.
И все же, несмотря на примерно 80 лет изучения, многое о короне остается загадкой. Солнечный ветер не замедляется, когда покидает солнце - он ускоряется. Некоторые частицы вылетают из короны с такой энергией, что приближаются к скорости света. И, пожалуй, самое удивительное то, что корона в сотни раз горячее солнечной поверхности.
Выяснить, как эта избыточная энергия попадает в корону, - не просто задание. Эта энергия часто влияет на Землю, иногда приводя к катастрофическим последствиям. Самые большие вспышки от короны могут нанести ущерб сетям электроснабжения, беспроводной связи и спутникам.
По мере того, как мы становимся больше «космическими», культура, понимание Солнца и его взаимодействия с Землей стают более важными.
В то время как разрушающие вспышки являются крайним примером, исследователи надеются, что если они смогут лучше понять, как энергия попадает в корону, то мы сможем предсказать опасные извержения для защиты жизненно важного оборудования.
Изучать корону нелегко. Она излучает большую часть света на ультрафиолетовых и рентгеновских волнах с высокой энергией, которые блокируются атмосферой Земли. То малое количество видимого солнечного света, который отражает корона, значительно затмевает поверхность солнца. Чтобы увидеть корону, вам нужно затмение или телескоп, оборудованный солнцезащитным диском.
Именно благодаря затмениям люди с древности знали, что белое свечение окружало солнце. Даже те ранние наблюдения намекали на что-то очень странное в короне. Температура в короне составляет около миллиона градусов по Цельсию. Но температура на поверхности солнца - источника этой энергии - составляет примерно 5500 градусов.
Это очень странно и сравнимо с тем, что уходя от костра, нам становится холоднее, пока вдруг не станет очень жарко.
Одна теория возлагает вину на нанофлаеры, предполагаемое соединение крошечных взрывов, спровоцированных завязанными линиями магнитного поля. Другая идея состоит в том, что волны, распространяющиеся вдоль линий магнитного поля, переносят энергию от поверхности солнца к короне.
Обе идеи феноменально сложно проверить. Компьютерное моделирование и расчеты показывают, что любые механизмы, которые направляют энергию в корону, вероятно, делают это в масштабах, которые слишком малы и слишком быстры, чтобы зафиксировать их с Земли. Разгадка придет от космического корабля, который приблизится близко к солнцу. Вот тут-то и появляется NASA Parker Solar Probe.
Паркер запустил в 2018 году семилетнюю миссию для многократного погружения через корону. С каждой орбитой гравитационное движение с Венеры постепенно приближает космический корабль к Солнцу. В конечном итоге зонд выйдет на орбиту чуть более 6 миллионов километров от поверхности Солнца - в семь раз ближе, чем любой космический корабль раньше.
На этом расстоянии обращенная к солнцу сторона космического корабля будет обжарена до температуры более 1300 градусов по Цельсию, его набор инструментов защищен углеродно-композитным экраном толщиной 11 сантиметров. (Хотя корона имеет очень высокую температуру, ее частицы относительно редки - эта низкая плотность препятствует тому, чтобы аппарат сам по себе сильно нагревался)
С его уникальной позиции глубоко внутри короны Паркер уже снимает фотографии, измеряет электромагнитные поля и частицы.
С данными первых двух орбит, на которых Паркер пролетел всего 24 миллиона километров от Солнца, научная группа готовится опубликовать первые результаты в нескольких статьях этой осенью. Еще несколько десятков последуют в январе. Пока команда молчит о том, что зафиксировал космический корабль.
В ближайшие месяцы к Паркеру присоединятся еще два проекта. Позже в этом году откроется новый солнечный телескоп в Мауи. Солнечный телескоп будет делать снимки, достаточно четкие, чтобы различить детали на поверхности Солнца диаметром около 30 километров - достаточно маленькие, чтобы можно было делать анализ магнитного поля Солнца.
Затем, в феврале, Европейское космическое агентство запустит Solar Orbiter, миссию, чтобы взлететь над плоскостью солнечной системы и посмотреть «вниз» на солнце. За исключением ныне не существующего зонда Ulysses, на борту которого не было камеры, ни один космический корабль не исследовал Солнце с этой точки зрения. Находясь высоко над солнечной системой, Solar Orbiter может помочь исследователям собрать воедино трехмерную структуру элементов в короне и солнечном ветре.
Совместно с этими тремя миссиями исследователи надеются раскрыть некоторые корональные загадки, которые могут обогатить наше понимание взаимодействия Земля-Солнце.
Как единственная звезда во вселенной, которую мы можем видеть вблизи, Солнце может научить ученых тому, как более отдаленные звезды могут взаимодействовать с соседними мирами. Ученые считают, что солнечный ветер лишил Марс его защитной атмосферы, и другие звезды могут действовать аналогичным образом.