Отделение гелиофизики - Википедия - Heliophysics Science Division

Наука о Миссия IRIS. Понимание границы раздела фотосферы и короны остается фундаментальной проблемой в науке о Солнце и гелиосфере. Источник: Центр космических полетов имени Годдарда НАСА.

В Отделение гелиофизических наук из Центр космических полетов Годдарда (НАСА ) проводит исследования по солнце, его расширенный Солнечная система окружающая среда ( гелиосфера ) и взаимодействия земной шар, другие планеты, маленькие тела, и межзвездный газ с гелиосферой. Исследования дивизиона также включают геопространство - самые верхние слои атмосферы Земли, ионосфера, а магнитосфера - и меняющиеся условия окружающей среды во всей связанной гелиосфере (погода Солнечной системы).

Ученые из Отделение гелиофизических наук разрабатывать модели, космический корабль миссии и инструменты, а также системы для управления и распространения гелиофизических данных. Они интерпретируют и оценивают данные, собранные с инструментов, проводят сравнения с компьютерное моделирование и теоретические модели и опубликуйте результаты. Подразделение также проводит образовательные и информационные программы, чтобы рассказать о волнении и социальной ценности НАСА. гелиофизика.[1][2][3][4]

Лаборатории

Отделение Гелиофизики Годдарда состоит из четырех отдельных лабораторий.[5][6]

Лаборатория солнечной физики

В Лаборатория солнечной физики работает, чтобы понять Солнце как звезду и как основной двигатель активности всей Солнечной системы. Их исследования расширяют знания о системе Земля-Солнце и помогают исследованиям с участием роботов и людей.[7]

Лаборатория физики гелиосферы

В Лаборатория физики гелиосферы разрабатывает инструменты и модели для исследования происхождения и эволюции солнечного ветра, космических лучей низкой энергии и взаимодействия гелиосферы Солнца с местной межзвездной средой. Лаборатория разрабатывает и реализует уникальные многоцелевые и междисциплинарные службы обработки данных для продвижения солнечно-земной программы НАСА и нашего понимания системы Солнце-Земля.[8]

Лаборатория геокосмической физики

В Лаборатория геокосмической физики фокусируется на процессах, происходящих в магнитосферах намагниченных планет, и на взаимодействии солнечного ветра с планетными магнитосферами. Исследователи также изучают процессы, такие как турбулентность магнитной жидкости, которые пронизывают гелиосферу от солнечной атмосферы до края солнечной системы.[9]

Лаборатория космической погоды

В Лаборатория космической погоды проводит исследования и анализ физических процессов, лежащих в основе космической погоды. Он проводит космические, наземные, теоретические исследования и моделирование цепочки событий, вызывающих эффекты космической погоды, представляющие интерес для НАСА, других правительственных агентств США и широкой общественности. Сотрудники лаборатории руководят разработкой проектов и миссий в области космической среды и предоставляют ученым проекта для полетных миссий НАСА приложения для космической погоды. Лаборатория сообщает результаты исследований НАСА научному сообществу, различным интересам, связанным с космической погодой, и широкой общественности.[10]Лаборатория космической погоды также включает Центр моделирования, координируемый сообществом, которое представляет собой межучрежденческое партнерство, направленное на обеспечение, поддержку и выполнение исследований и разработок в области космической науки и моделей космической погоды следующего поколения.[11]

Проекты и миссии

Это подразделение Центра космических полетов Годдарда имеет интересы в различных проектах и ​​миссиях.[12][13] Помимо выполнения исследований на базе солнечных обсерваторий НАСА в космосе, подразделение управляет многими гелиофизическими миссиями от имени Управления научных миссий в штаб-квартире НАСА. К ним относятся:

Расширенный обозреватель композиции

В Расширенный обозреватель композиции (ACE) наблюдает и измеряет состав частиц солнечного ветра, а также галактических космических лучей. Его основная цель - улучшить измерения состава различных образцов материи, связанных с Солнцем, межзвездной средой и окружающей нас галактикой. ACE способен предоставлять информацию о солнечном ветре и магнитном поле почти в реальном времени, что помогает прогнозировать космическую погоду. Предварительные знания о возмущениях солнечного ветра, приближающихся к Земле, продолжительностью около получаса, могут помочь смягчить последствия геомагнитных бурь, которые могут перегрузить электросети и нарушить связь на Земле.[14]

АРТЕМИДА

В АРТЕМИДА, или "Ускорение, повторное соединение, турбулентность и электродинамика взаимодействия Луны с Солнцем", миссия изучает космическую среду Луны, состав поверхности и магнитное поле, а также структуру ядра. ARTEMIS использует два космических корабля из магнитосферной миссии THEMIS, которые были перемещены на место около Луны.[15]

БОЧКА

Это подразделение также участвует в разработке Balloon Array для радиационных поясов релятивистских потерь электронов (БОЧКА ) изучать. Двадцать воздушных шаров были запущены во время кампании в Антарктиде в январе 2013 года для изучения явления космической погоды, во время которого электроны стекают к полюсам с двух сторон. Ремни Van Allen, которые окружают Землю. Это миссия, финансируемая НАСА.[16][17]

CINDI

Исследования связанной ионно-нейтральной динамики (CINDI ) - это проект по пониманию динамики ионосферы Земли. CINDI предоставляет два инструмента для спутника системы прогнозирования сбоев связи / навигации (C / NOFS), который является проектом ВВС США. CINDI помогает прогнозировать поведение экваториальных ионосферных неоднородностей, которые могут вызвать серьезные проблемы для систем связи и навигации.[18]

Кластер

Кластер - это совместная миссия ЕКА / НАСА, которая обеспечивает исследования плазменных процессов в магнитосфере Земли на месте с помощью четырех идентичных космических аппаратов. Четыре космических аппарата позволяют лучше наблюдать трехмерные и изменяющиеся во времени явления, а также различать их, когда он движется в космосе по своей орбите вокруг Земли.[19]

Geotail

Geotail это совместная миссия JAXA / NASA. Его основная цель - изучить динамику всей длины хвоста магнитосферы Земли, от околоземной области до дальнего хвоста.[20]

Спектрограф для визуализации области интерфейса

Занимаясь солнечной и гелиосферной наукой, Спектрограф для визуализации области интерфейса (IRIS) миссия предназначена для изучения солнечная атмосфера, и, в частности, интерфейса между фотосфера и корона. Миссия IRIS выполнит это, отслеживая поток энергии и плазма сквозь хромосфера и переходный регион в корона с помощью спектрометрия и изображения. IRIS предназначен для предоставления важной новой информации для лучшего понимания транспорт энергии в корону и Солнечный ветер и предоставить архетип для всех звездных атмосферы. Уникальные возможности прибора в сочетании с современным трехмерным моделированием заполнят большой пробел в наших знаниях об этой динамической области солнечной атмосферы. Миссия расширит научные возможности существующих гелиофизических космических аппаратов, которые отслеживают эффекты процессов выделения энергии от Солнца к Земле. Миссия IRIS стартовала 27 июня 2013 года.[2][21][22]

Исследователь межзвездных границ

В Исследователь межзвездных границ, или IBEX, отображает внешние границы гелиосферы, уделяя особое внимание тому, как солнечный ветер взаимодействует с межзвездной средой и ее магнитными полями на самых краях нашей Солнечной системы. IBEX составляет карту региона, измеряя энергичные нейтральные атомы, которые образуются около границы, создавая новую карту каждые шесть месяцев. После завершения и анализа первых карт IBEX теперь отслеживает изменения, соответствующие изменениям солнечной активности.[23]

Солнечная спектроскопия высоких энергий Reuven Ramaty

В Солнечная спектроскопия высоких энергий Reuven Ramaty, или RHESSI, сочетает в себе получение изображений с высоким разрешением в жестком рентгеновском и гамма-лучах со спектроскопией высокого разрешения для изучения основ физики ускорения частиц и выделения энергии при солнечных вспышках. Такая информация улучшает наше понимание фундаментальных процессов, которые участвуют в возникновении солнечных вспышек и корональных выбросов массы. Эти сверхэнергетические солнечные извержения являются наиболее экстремальными факторами космической погоды и представляют собой значительные опасности в космосе и на Земле.[24]

Обсерватория солнечной динамики

НАСА Обсерватория солнечной динамики (SDO) миссия была запущена в 2010 году и в настоящее время изучает солнечную активность и то, как она вызывает космическая погода. Космическая погода влияет не только на нашу жизнь на Земле, но и на самой Земле, и на всем, что находится за пределами ее атмосферы (космонавты и спутники в космосе и даже в другом планеты ). SDO помогает нам понять, откуда берется энергия солнца, как работает солнце внутри, и как энергия накапливается и выделяется в атмосфере солнца. Лучшее понимание Солнца и того, как оно работает, позволит нам лучше предсказывать и лучше прогнозировать явления космической погоды.[25]

Солнечная и гелиосферная обсерватория

Совместная миссия ЕКА / НАСА, Солнечная и гелиосферная обсерватория, или SOHO, изучает Солнце от глубины его ядра до внешней короны и солнечного ветра. SOHO делает снимки динамических вспышек и корональных выбросов массы на Солнце с 1996 года. Миссия предоставила беспрецедентную широту и глубину информации о Солнце с помощью уникальной комбинации инструментов, которые изучают его внутреннюю часть через горячую и динамичную атмосферу. солнечному ветру и его взаимодействию с межзвездной средой. Его коронографы - изображения, которые наблюдают за атмосферой Солнца, блокируя яркое солнце в центре, - остаются ключевым компонентом для прогнозирования скорости, направления и силы выбросов корональной массы, когда они извергаются от Солнца. Помимо наблюдения за Солнцем, SOHO стал самым плодовитым исследователем комет в истории астрономии: по состоянию на 2012 год SOHO обнаружил более 2000 комет.[26]

СТЕРЕО

Обсерватория солнечно-земных отношений, или СТЕРЕО В миссии задействованы две почти идентичные космические обсерватории, которые обеспечивают стереоскопические измерения для изучения Солнца. С двух точек зрения ученые могут увидеть структуру и эволюцию солнечных бурь, когда они исходят от Солнца и путешествуют в космосе. Инструменты STEREO обеспечивают уникальную комбинацию наблюдений, помогающую понять причины и механизмы выбросов корональной массы и охарактеризовать их распространение в Солнечной системе. STEREO также помогает определить, что приводит к ускорению энергичных частиц Солнца, и предоставляет информацию о структуре солнечного ветра.[27]

ФЕМИДА

ФЕМИДА отвечает на фундаментальные вопросы, касающиеся типа космической погоды, называемой суббурей, которая может внезапно и со взрывом высвободить энергию солнечного ветра, хранящуюся в хвосте магнитосферы Земли. Суббури вызывают полярные сияния в высоких широтах, и THEMIS пытается понять этот процесс. Изначально пять космических аппаратов, THEMIS сейчас состоит из трех, поскольку два были перепрофилированы для изучения Луны в космосе. АРТЕМИДА миссия. Миссия также опирается на специальный массив наземных обсерваторий, расположенных в Канаде и на севере США.[15]

ВРЕМЯ

Термосфера Ионосфера Мезосфера Энергетика и динамика, или ВРЕМЯ, миссия исследует мезосферу Земли и нижнюю термосферу (на высоте 40–50 миль), наименее изученную и изученную область атмосферы. Солнечные события, а также изменения температуры в стратосфере могут возмущать этот регион, но общая структура и реакция на эти эффекты не изучены. Достижения в технологии дистанционного зондирования, используемые TIMED, позволяют исследовать этот регион в глобальном масштабе из космоса.[28]

ДВОЙНЯШКИ

Приборы на двух широкоугольных нейтрально-атомных спектрометрах или ДВОЙНЯШКИ, обеспечивают стереоизображение магнитосферы Земли - области, окружающей планету, контролируемой магнитным полем Земли и содержащей радиационные пояса Ван Аллена и другие энергичные заряженные частицы. TWINS обеспечивает трехмерную глобальную визуализацию этой области, что позволяет значительно лучше понять связи между различными областями магнитосферы и их связь с солнечным ветром.[29]

Ван Аллен Зонды

В Ван Аллен Зонды состоят из космических кораблей-близнецов, изучающих экстремальные и динамичные области космоса, известные как радиационные пояса Ван Аллена, которые окружают Землю. Радиационные пояса со временем усиливаются или ослабевают как часть гораздо более крупной системы космической погоды, движимой энергией и материалом, которые извергаются с поверхности Солнца и заполняют всю Солнечную систему.[30]

Миссия "Вояджер"

В Миссии Вояджера (Вояджер 1 и Вояджер 2 ) являются частью НАСА Обсерватория гелиофизической системы, спонсируется отделом гелиофизики Управления научных миссий в штаб-квартире НАСА в Вашингтоне. Космический корабль "Вояджер" был построен и продолжает эксплуатироваться НАСА. Лаборатория реактивного движения в Пасадене, Калифорния. 4 декабря 2012 г. одиннадцать миллиардов в милях от Земли космический корабль НАСА «Вояджер-1» вошел в «магнитную магистраль», соединяющую наши Солнечная система к межзвездное пространство. «Магнитная магистраль» - это место в дальних уголках Солнечной системы, где магнитное поле Солнца соединяется с магнитным полем межзвездного пространства. В этой области линии магнитного поля Солнца соединены с линиями межзвездного магнитного поля, позволяя частицам из гелиосферы улетать, а частицам из межзвездного пространства увеличиваться. В последние годы скорость солнечного ветра вокруг «Вояджера-1» замедлилась. до нуля, и напряженность магнитного поля увеличилась.[31]

Дополнительные проекты

В Центр данных по космической физике (SPDF) - это проект Отделения гелиосферных наук (HSD) в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА. SPDF состоит из веб-сервисов для съемки, а также данных и траекторий с высоким разрешением. Объект поддерживает данные из большинства миссий НАСА по гелиофизике, чтобы способствовать коррелятивным и совместным исследованиям вне границ дисциплин и миссий.[32]

Рекомендации

  1. ^ Эта статья включаетматериалы общественного достояния от Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства документ: "Отделение гелиофизики (670) На главную".
  2. ^ а б Гессен, Майкл (май 2013 г.). «Рецензируемые публикации за 2013 год». Отделение гелиофизики (670) Публикации. Центр космических полетов Годдарда. Получено 2013-06-07.
  3. ^ Wu, C.C .; Lepping, R.P .; Гопалсвами, Н. (2006). «Связь между магнитными облаками, CMES и геомагнитными бурями» (Бесплатная загрузка PDF). Солнечная физика. 239 (1–2): 449. Bibcode:2006SoPh..239..449W. Дои:10.1007 / s11207-006-0037-1.
  4. ^ Славин, Дж. А .; Acuna, M. H .; Андерсон, Б. Дж .; Baker, D. N .; Benna, M .; Gloeckler, G .; Gold, R.E .; Ho, G.C .; и другие. (2008). "Магнитосфера Меркурия после первого пролета космического корабля" (Бесплатная загрузка PDF). Наука. 321 (5885): 85–9. Bibcode:2008Научный ... 321 ... 85S. Дои:10.1126 / science.1159040. PMID  18599776.
  5. ^ Гилберт, Холли, Кейт Т. Стронг, Джулия Л.Р. Саба, Роберт Л. Килгор, Джудит Б. Кларк и Ивонн М. Стронг, редакторы. «Годовой отчет GSFC по гелиофизическим наукам за 2010 финансовый год» (PDF). НАСА.
  6. ^ Эта статья включаетматериалы общественного достояния от Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства документ: «Организационная структура - Отделение гелиофизики (670)».
  7. ^ Эта статья включаетматериалы общественного достояния от Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства документ: "Лаборатория солнечной физики (671) Дом".
  8. ^ Эта статья включаетматериалы общественного достояния от Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства документ: "Лаборатория физики гелиосферы (672) Дом".
  9. ^ Эта статья включаетматериалы общественного достояния от Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства документ: "Лаборатория геокосмической физики (673) На главную".
  10. ^ Эта статья включаетматериалы общественного достояния от Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства документ: "Лаборатория космической погоды (674) Дом".
  11. ^ Эта статья включаетматериалы общественного достояния от Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства документ: «Дом центра моделирования, координируемого сообществом».
  12. ^ Гессен, Майкл (2013). «Миссии и проекты - Отделение гелиофизических наук (670)». НАСА.
  13. ^ Гессен, Майкл (2013). «Основные моменты Отдела гелиофизики (670)». НАСА. (Пресс-релизы и тематические статьи)
  14. ^ «Научные миссии НАСА: ACE». Архивировано из оригинал на 2013-06-01. Получено 2013-06-12.
  15. ^ а б «Сайт миссии НАСА THEMIS».
  16. ^ Миссия НАСА BARREL. 2013
  17. ^ Millan, R.M .; McCarthy, M.P .; Sample, J. G .; Smith, D. M .; Томпсон, Л. Д .; McGaw, D.G .; Woodger, L.A .; Hewitt, J. G .; Комесс, M.D .; Yando, K. B .; Liang, A. X .; Андерсон, Б. А .; Кнезек, Н. Р .; Rexroad, W. Z .; Scheiman, J.M .; Бауэрс, Г. С .; Halford, A.J .; Collier, A.B .; Clilverd, M.A .; Lin, R.P .; Хадсон, М. К. (2013). "Баллонная решетка для потерь релятивистских электронов RBSP (BARREL)". Обзоры космической науки. 179 (1–4): 503. Bibcode:2013ССРв..179..503М. Дои:10.1007 / s11214-013-9971-z.
  18. ^ «НАСА-СИНДИ».
  19. ^ «Миссии - Кластер II - НАСА». Архивировано из оригинал на 2013-06-01. Получено 2013-06-12.
  20. ^ «Миссии - Geotail - НАСА». Архивировано из оригинал на 2013-08-26. Получено 2013-06-12.
  21. ^ «НАСА: новости о запуске IRIS». НАСА.
  22. ^ Эта статья включаетматериалы общественного достояния от Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства документ: «Заявление о миссии (IRIS)».
  23. ^ «Миссии НАСА - IBEX».
  24. ^ «Миссии - RHESII - NASA Science». Архивировано из оригинал на 2013-06-01. Получено 2013-06-12.
  25. ^ Обсерватория солнечной динамики (SDO). НАСА.2013.
  26. ^ «НАСА - СОХО».
  27. ^ «НАСА - СТЕРЕО».
  28. ^ «Миссии - ВРЕМЯ - НАСА». Архивировано из оригинал на 2013-06-01. Получено 2013-06-12.
  29. ^ "Миссии - БЛИЗНЕЦЫ A и B - НАСА наука". Архивировано из оригинал на 2013-06-01. Получено 2013-06-12.
  30. ^ «НАСА - зонды Ван Аллена».
  31. ^ Этот контент находится в открытом доступе на веб-сайте НАСА.
  32. ^ Эта статья включаетматериалы общественного достояния от Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства документ: "Центр данных по космической физике НАСА (SPDF)".

дальнейшее чтение

внешняя ссылка