Saules darbībai, kas pazīstama kā “kosmosa laika apstākļi”, ir būtiska ietekme uz Zemi un citām Saules sistēmas planētām. Periodiski izvirdumi, kas pazīstami arī kā saules signālraķetes, izdala ievērojamu daudzumu elektromagnētiskā starojuma, kas var traucēt visu, sākot no satelītiem un gaisa ceļojumiem līdz elektriskajiem tīkliem. Šī iemesla dēļ astrofiziķi cenšas labāk aplūkot Sauli, lai viņi varētu paredzēt tās laika apstākļus.
Tas ir iemesls NSF 4 metru (13 pēdu) Daniela K. Inouye saules teleskopam (DKIST) - agrāk pazīstamam kā uzlaboto tehnoloģiju saules teleskopam -, kas atrodas Haleakala observatorijā Maui salā Havaju salās. Nesen šī iekārta izlaida savus pirmos Saules virsmas attēlus, kas atklāj vēl nebijušu detalizācijas pakāpi un piedāvā priekšskatījumu tam, ko šis teleskops parādīs nākamajos gados.
Šie attēli sniedz tuvplāna skatu uz Saules virsmu, kur redzama turbulenta plazma, kas sakārtota pēc šūnām līdzīgām struktūrām. Šīs šūnas norāda uz vardarbīgām kustībām, kas karstu saules plazmu pārvadā no Saules iekšpuses uz virsmu. Šis process, kas pazīstams kā konvekcija, redz, ka šī spilgtā plazma palielinās līdz virsmai šūnās, kur pēc tam tā atdziest un grimst zem virsmas tumšās joslās.
Iegūstot šāda veida precīzus un skaidrus Saules attēlus, astronomi cer uzlabot savu izpratni par šo procesu, lai viņi varētu paredzēt pēkšņas kosmosa laika apstākļu izmaiņas. Kā skaidroja NSF direktore Francija Krdova:
“Kopš NSF sāka darbu pie šī zemes teleskopa, mēs ar nepacietību gaidījām pirmos attēlus. Tagad mēs varam dalīties ar šiem attēliem un videoklipiem, kas ir visdetalizētākie no mūsu līdzšinējiem svētkiem. NSF Inouye saules teleskops spēs kartēt magnētiskos laukus saules koronā, kur notiek saules izvirdumi, kas var ietekmēt dzīvību uz Zemes. Šis teleskops uzlabos mūsu izpratni par to, kas nosaka kosmosa laika apstākļus, un galu galā palīdzēs prognozētājiem labāk prognozēt saules vētru. ”
Skaidri sakot, Saule ir G tipa (dzeltenā pundura) galvenās secības zvaigzne, kas pastāv apmēram 4,6 miljardus gadu. Tas nostāda to dzīves cikla pusceļā, kas ilgs vēl aptuveni 5 miljardus gadu. Pašpietiekamas kodolsintēzes process, kas baro Sauli (un nodrošina visu mūsu gaismu, siltumu un enerģiju), katru sekundi patērē apmēram 5 miljonus tonnu ūdeņraža degvielas.
Visa šī procesa radītā enerģija izstaro kosmosā visos virzienos un nonāk līdz pat Saules sistēmas malai. Kopš pagājušā gadsimta piecdesmitajiem gadiem zinātnieki ir sapratuši, ka Zeme atrodas Saules atmosfērā un ka laika apstākļu izmaiņām ir liela ietekme uz Zemi. Pat tagad, gadu desmitiem vēlāk, ir daudz informācijas par vissvarīgākajiem Saules procesiem, kas joprojām nav zināmi.
Metjū Kalns ir astronomijas pētījumu universitāšu asociācijas prezidents, kas pārvalda Inouye saules teleskopu. Kā viņš paskaidroja saules astronomijas mērķi:
“Uz Zemes mēs varam precīzi prognozēt, vai visā pasaulē nokļūst diezgan daudz lietus, un laika apstākļu kosmosā vienkārši vēl nav. Mūsu prognozes atpaliek no sauszemes laika apstākļiem par 50 gadiem, ja ne vairāk. Mums ir nepieciešams saprast fizikā, kas atrodas aiz kosmosa laika, un tas sākas ar sauli, ko Inouye saules teleskops pētīs nākamajās desmitgadēs. ”
Astronomi ir noteikuši, ka Saules plazmas kustība ir saistīta ar Saules vētrām, pateicoties tam, ka Saules magnētiskā lauka līnijas ir savītas un sapītas. Saules magnētiskā lauka mērīšana un raksturošana ir būtiska, lai noteiktu potenciāli kaitīgās saules aktivitātes cēloņus - to, kam Inouye saules teleskops ir unikāli kvalificēts.
Pēc Inouye Saules teleskopa direktora Tomasa Rimmela teiktā, tas viss nonāk Saules magnētiskajā laukā. “Lai atšķetinātu saules lielākos noslēpumus, mums ne tikai jāspēj skaidri saskatīt šīs sīkās struktūras no 93 miljonu jūdžu attāluma, bet arī ļoti precīzi izmērīt to magnētiskā lauka stiprumu un virzienu netālu no virsmas un izsekot laukam, kad tas iziet miljonā -deguna korona, saules ārējā atmosfēra. ”
Viens no lielākajiem ieguvumiem no labākas saules dinamikas izpratnes ir spēja paredzēt lielākus laika apstākļus. Pašlaik valdības un kosmosa aģentūras var paredzēt notikumus apmēram 48 minūtes pirms laika. Bet, pateicoties pētījumiem, ko veic Inouye Saules teleskops un citas Saules observatorijas, astronomi to sagaida līdz 48 stundām.
Tas mums dotu vairāk laika, lai nodrošinātu, ka šie notikumi neizslēdz elektrotīklus, kritisko infrastruktūru, satelītus un kosmosa stacijas. Protams, Saules novērošanas bizness nav viegls uzdevums, un tas nāk ar taisnīgu bīstamības daļu. Šī iemesla dēļ Inouye saules teleskops izmanto daudzus jaunākos sasniegumus būvniecības, inženierzinātņu un astronomijas jomā.
Tajā ietilpst 4 m (13 pēdas) spogulis (lielākais no visiem saules teleskopiem), adaptīvā optika, lai kompensētu Zemes atmosfēras radītos traucējumus, un senatnīgi skata apstākļi Haleakala virs 3000 m (10 000 pēdu) virsotnes. Teleskops paļaujas arī uz vairākiem aizsargpasākumiem, lai nodrošinātu, ka tas nekļūst pārkarsēts, no saules fokusējot 13 kilovatus saules enerģijas.
Tas tiek darīts, izmantojot augsto tehnoloģiju, ar šķidrumu atdzesētu metāla gaisu (“siltuma apstāšanos”), kas lielāko daļu saules gaismas novērš no galvenā spoguļa un dzesēšanas plāksnēm, kas pārklāj kupolu un uztur stabilu temperatūru ap teleskopu. Observatorijas iekštelpas arī tiek turētas vēsumā, izmantojot 11,25 km (7 jūdzes) dzesēšanas šķidruma caurules, kuras daļēji atdzesē nakts laikā uzkrātais ledus, un iekšējos slēģus, kas nodrošina gaisa cirkulāciju un ēnu.
“Ar vislielāko jebkura saules teleskopa atvērumu, tā unikālo dizainu un modernākajiem instrumentiem Inouye saules teleskops - pirmo reizi - varēs veikt vissarežģītākos saules mērījumus,” sacīja Rimmele. . “Pēc vairāk nekā 20 gadu darba, ko liela komanda veltījusi nozīmīgākās saules pētījumu observatorijas projektēšanai un celtniecībai, mēs esam tuvu finiša taisnei. Es esmu ārkārtīgi satraukts, ka esmu novietots novērot jaunā saules cikla pirmos saules punktus, kas tikko uzliesmo ar šo neticamo teleskopu. ”
Deivids Boboltzs, NSF Astronomijas zinātņu nodaļas programmu direktors, ir atbildīgs arī par objekta celtniecības un darbības uzraudzību. Kā viņš norādīja, šie attēli ir tikai aisberga redzamā daļa Inouye Saules teleskopam:
“Nākamo sešu mēnešu laikā Inouye teleskopa zinātnieku, inženieru un tehniķu komanda turpinās testēt un nodot ekspluatācijā teleskopu, lai tas būtu gatavs lietošanai starptautiskajā saules zinātnes aprindās. Inouye saules teleskops apkopos vairāk informācijas par mūsu sauli pirmajos 5 dzīves gados, nekā visi dati par sauli, kas apkopoti kopš Galileo pirmo reizi norādīja teleskopu pie saules 1612. gadā. ”
Inouye saules teleskops ir daļa no instrumentu trijotnes, kas ir sagatavoti, lai radītu revolūciju Saules astronomijā nākamajos gados. Tam pievienojas NASA Parker Solar Probe (kas šobrīd riņķo ap Sauli) un ESA / NASA Solar Orbiter (kas drīz tiks palaists). Kā rezumēja Valentīns Pillets (NSF Nacionālās Saules observatorijas direktors), tas ir aizraujošs laiks būt par saules fiziķi:
“Inouye Saules teleskops nodrošinās saules ārējo slāņu un tajos notiekošo magnētisko procesu tālvadību. Šie procesi izplatās Saules sistēmā, kur Pārkera Saules Zondes un Saules Orbitera misijas mērīs to sekas. Kopumā tie ir patiesi vairāku kurjeru uzņēmums, lai saprastu, kā zvaigznes un to planētas ir magnētiski savienotas. ”
