Ο Ήλιος, τα μυστικά του και το Solar Orbiter

09:24 6/10/2023 - Πηγή: Sigma Live

Χωρίς την λάμψη του δεν θα ήταν δυνατή η ζωή στη Γη, ανατέλλει, δύει, προσφέρει απλόχερα την ενέργεια και τη ζεστασιά του, μας γεμίζει αισιοδοξία, εμπνέει ποιητές, συναρπάζει επιστήμονες. Είναι ο κυρίαρχος του ηλιακού μας συστήματος, το δικό μας αστέρι, ο εκθαμβωτικός Ηλιος.

Για τον Ηλιο, τις ηλιακές καταιγίδες, τον ηλιακό άνεμο και τις γεωμαγνητικές καταιγίδες μιλά σε συνέντευξή του στο ΚΥΠΕ ο Γεώργιος Νικολάου, Λέκτορας Φυσικής Διαστημικού Πλάσματος, στο Mullard

Space Science Laboratory, του University College London.

Ο κ. Νικολάου, ο οποίος συμμετέχει στην πρωτοποριακή αποστολή Solar Orbiter, δήλωσε ότι η αποστολη θα ρίξει φως στους πολύπλοκους μηχανισμούς του Ηλιου οι οποίοι επηρεάζουν άμεσα τον πλανήτη μας.

Η ηλιακή ενέργεια, ζωτικής σημασίας για τον πλανήτη μας

Ο Ήλιος μας είναι ένα συνηθισμένο αστέρι μεσαίου μεγέθους που παράγει τεράστια ποσά ενέργειας. Χωρίς την ενέργεια του Ήλιου, δε θα ήταν δυνατή η ύπαρξη ζωής στη Γη μας. Έτσι, η μελέτη της ηλιακής δραστηριότητας είναι απαραίτητη για την κατανόηση του άστρου μας, αλλά και ζωτικής σημασίας για τον πλανήτη μας.

Η δραστηριότητα του Ήλιου εκδηλώνεται με την εμφάνιση ηλιακών κηλίδων στην επιφάνεια του.

"Οι ηλιακές κηλίδες, εμφανίζονται ως σκοτεινές περιοχές επάνω στον Ήλιο και είναι περιοχές με έντονη μαγνητική δραστηριότητα. Γύρω από τις κηλίδες παρατηρούνται και οι ηλιακές εκλάμψεις και οι ροές στεμματικής μάζας, τα οποία είναι εκρηκτικά φαινόμενα που μεταφέρουν τεράστια ποσά ενέργειας στο διάστημα, και ενίοτε στη Γη" είπε.

Εδώ και λίγους αιώνες, ο άνθρωπος άρχισε να καταγράφει συστηματικά τον αριθμό των κηλίδων που παρατηρούσε στον Ήλιο, δημιουργώντας έτσι έναν ιστορικό κατάλογο της ηλιακής δραστηριότητας.

Όπως είπε ο κ. Νικολάου, η καταγραφή αυτή δείχνει ότι ο αριθμός των κηλίδων δεν είναι σταθερός στο χρόνο, αλλά παρουσιάζει αυξομειώσεις με μία περιοδικότητα 11 ετών. Δηλαδή, μέσα σε 11 έτη, θα παρατηρήσουμε ένα ελάχιστο και ένα μέγιστο της ηλιακής δραστηριότητας.

Πλέον, πρόσθεσε, αφού έχουμε παρατηρήσει τον Ήλιο με διάφορα επίγεια όργανα αλλά και με διαστημόπλοια, γνωρίζουμε ότι το μαγνητικό πεδίο του Ήλιου είναι πολύ πιο οργανωμένο κατά την περίοδο ελάχιστης δραστηριότητας σε σύγκριση με τη δομή του κατά την περίοδο μέγιστης δραστηριότητας.

Επίσης είπε ότι γνωρίζουμε ότι η πολικότητα του ηλιακού μαγνητικού πεδίου, αντιστρέφεται σε κάθε ηλιακό κύκλο.

"Αυτό σημαίνει ότι η γενική κατεύθυνση του ηλιακού μαγνητικού πεδίου είναι ίδια κάθε δύο κύκλους ηλιακής δραστηριότητας, άρα κάθε 22 χρόνια. Αυτή η περιοδικότητα είναι γνωστή και ως ο κύκλος του Hale, ο οποίος πήρε το όνομά του από τον Αμερικανό αστρονόμο George Ellery Hale που περιέγραψε πρώτος τις μαγνητικές ιδιότητες των ηλιακών κηλίδων".

Ηλιακός άνεμος

Ο Ήλιος, εκτός από φως, παράγει και τον ηλιακό άνεμο. Ο ηλιακός άνεμος είναι μια συνεχής ροή σωματιδίων από τον Ήλιο προς όλες τις κατευθύνσεις, και με τεράστιες ταχύτητες.

"Αυτό το μαγνητισμένο υλικό το οποίο έχει τη μορφή πλάσματος, καθώς ρέει στο διαστημικό χώρο, βρίσκει στο δρόμο του όλους τους πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος, άρα και τη Γη μας" είπε ο κ. Νικολάου.

Σημείωσε ότι οι διακυμάνσεις του ηλιακού ανέμου, οι οποίες σχετίζονται με την Ηλιακή δραστηριότητα, μπορούν να επηρεάσουν τον πλανήτη μας.

Για παράδειγμα, ανέφερε, ταχύτατες ροές ηλιακού ανέμου, υπό ορισμένες συνθήκες διαταράσσουν το μαγνητικό πεδίο της Γης το οποίο προκαλεί διάφορα ανεπιθύμητα φαινόμενα.

"Η μέρα που ο Ήλιος έφερε σκοτάδι", γεωμαγνητικές καταιγίδες επηρεάζουν την Γη

Κατά τη διάρκεια μιας γεωμαγνητικής καταιγίδας σημειώνεται μεγάλη διαταραχή του μαγνητικού πεδίου της Γης, αύξηση των ρευμάτων, αλλά και των σωματιδίων μεγάλης ενέργειας στη μαγνητόσφαιρα μας που μπορούν να προκαλέσουν ζημιές σε δορυφόρους (π.χ., διαταραχή της τροχιάς δορυφόρων επικοινωνίας), διαταραχή σε ράδιο-σήματα (π.χ., εσφαλμένα σήματα συστημάτων πλοήγησης GPS), ή και ακόμα και ολική καταστροφή δικτύων ηλεκτροδότησης ολόκληρων πόλεων.

Ο κ. Νικολάου ανέφερε ως παράδειγμα τις 10 Μαρτίου το 1989, όταν ένα εκρηκτικό γεγονός στον Ήλιο εκτίναξε τεράστιες ποσότητες μαγνητισμένου πλάσματος προς την Γη.

Η ενέργεια του συγκεκριμένου γεγονότος, είπε, ισοδυναμούσε με την έκρηξη χιλίων πυρηνικών βομβών, ενώ  δύο μέρες μετά, το υλικό αυτό αλληλοεπίδρασε με την Γη, διαταράσσοντας βίαια το μαγνητικό της πεδίο.

Η ανάπτυξη των ηλεκτρικών ρευμάτων στην επιφάνεια της Γης λόγω της διαταραχής του μαγνητικού της πεδίου, μέσα σε λίγες ώρες, προκάλεσαν την κατάρρευση ολόκληρου του ηλεκτρικού δικτύου του Quebec στον Καναδά και ολόκληρη η πόλη έμεινε στο σκοτάδι για περίπου 12 ώρες. Η διακοπή του ηλεκτρικού ρεύματος οδήγησε στο κλείσιμο σχολείων, δικτύων συγκοινωνίας, και του αεροδρομίου Dorval.

"Η ΝΑΣΑ στην ιστοσελίδα της αναφέρεται σε αυτό το γεγονός ως «Η μέρα που ο Ήλιος έφερε σκοτάδι»" είπε ο κ. Νικολάου στο ΚΥΠΕ.

Σημείωσε ακόμη ότι κατά τη διάρκεια τέτοιων φαινομένων υπάρχει αυξημένη ακτινοβολία που μπορεί να βλάψει άμεσα την υγεία των ανθρώπων που είναι εκτεθειμένοι σε αυτήν, όπως για παράδειγμα τους αστροναύτες σε μια αποστολή.

Πλέον, πολλοί φορείς επενδύουν στη μελέτη του διαστημικού καιρού αφού αναγνωρίζουν την σημαντικότητα του στην οικονομία, υγεία, και τη ζωή του ανθρώπου γενικότερα.

Μελέτες του διαστημικού καιρού εστιάζουν και στην πρόβλεψη ισχυρών γεγονότων.

"Με την έγκυρη πρόβλεψη μπορούμε να προβούμε σε ενέργειες που είναι απαραίτητες για την προστασία μας, όπως για παράδειγμα το κλείσιμο δικτύων ηλεκτρικής ενέργειας κατά τη διάρκεια μιας γεωμαγνητικής καταιγίδας και τη προστασία αστροναυτών στο εσωτερικό των διαστημοπλοίων με ειδική προστασία από την ακτινοβολία" ανέφερε ο κ. Νικολάου.

Δεν ευθύνεται η ηλιακή δραστηριότητα για την κλιματική αλλαγή

Εχει μήπως αντίκτυπο στο κλίμα η ηλιακή δραστηριότητα;

"Είναι ίσως λογικό να σκεφτεί κάποιος πως αφού ο Ήλιος έχει τόση ενέργεια να μας δώσει, τότε ίσως να είναι και υπεύθυνος για τις κλιματικές αλλαγές που παρατηρούμε, και κυρίως, την αύξηση της μέσης θερμοκρασίας της ατμόσφαιρας και των ωκεανών της Γης" είπε.

Πρόσθεσε ότι οι επιστήμονες με βάση τις πιο αξιόπιστες παρατηρήσεις, υπολόγισαν το ποσό ενέργειας που μπορεί να πάρει η Γη από τον Ήλιο.

Οι υπολογισμοί, τόνισε, έδειξαν πως η ενέργεια που παίρνει η Γη από τον Ήλιο δεν συσχετίζεται με την αύξηση της μέσης θερμοκρασίας της Γης.

"Άρα, με βάση τα επιστημονικά δεδομένα, ο Ήλιος δεν είναι υπεύθυνος για την υπερθέρμανση του πλανήτη" ανέφερε.

Το Solar Orbiter θα δώσει απαντήσεις σε σημαντικά ερωτήματα για τον Ηλιο

Η αποστολή Solar Orbiter, στην οποία συμμετέχει και ο κ. Νικολάου, είναι μία υπερσύγχρονη διαστημική αποστολή του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA) και με ισχυρή συμβολή της ΝΑΣΑ της Αμερικής, που έχει στόχο την κατανόηση των πολύπλοκων μηχανισμών του Ήλιου.

Το διαστημόπλοιο Solar Orbiter έχει ενσωματωμένα 10 επιστημονικά πειράματα τα οποία έχουν κατασκευαστεί σε κορυφαία πανεπιστήμια και ερευνητικά κέντρα σε διάφορες χώρες του κόσμου. Κάποια από αυτά τα όργανα φωτογραφίζουν με εξαιρετική ευκρίνεια τον Ήλιο με τη χρήση διαφόρων φίλτρων που μας επιτρέπουν να δούμε σε διάφορα βάθη της ατμόσφαιρας του.

Κατά τη διάρκεια της τροχιάς του το Solar Orbiter προσεγγίζει τον Ήλιο σε απόσταση που είναι περίπου τρεις φορές μικρότερη από την απόσταση Ήλιου-Γης.

"Για αυτό, μπορούμε να πάρουμε εικόνες εξαιρετικής ευκρίνειας και να δούμε λεπτομέρειες που δεν είχαμε δει ποτέ πριν. Επίσης, σε λίγα ακόμη χρόνια η τροχιά θα είναι κατάλληλη για τα όργανα να φωτογραφίσουν από πολύ κοντινή απόσταση τις πολικές περιοχές του Ήλιου, για πρώτη φορά" είπε ο κ. Νικολάου στο ΚΥΠΕ.

Εκτός από τις διάφορες κάμερες, το διαστημόπλοιο είναι εξοπλισμένο με όργανα που μετρούν τα σωματίδια που απελευθερώνονται από τον Ήλιο, θερμαίνονται, και επιταχύνονται στο διάστημα.

"Με τη συλλογή των παρατηρήσεων αυτών και το συνδυασμό τους με τις εικόνες υψηλής ευκρίνειας, θα μπορούμε να συνδέσουμε κέντρα δράσης που παρατηρούμε στον Ήλιο με τα σωματίδια που απελευθερώνουν στο διάστημα. Αυτός ο συνδυασμός είναι το κλειδί για να κατανοήσουμε του πολύπλοκους μηχανισμούς του Ήλιου, που όπως ξέρουμε, μας επηρεάζουν άμεσα" επισήμανε.

Ο ρόλος του κ. Νικολάου στην αποστολή Solar Orbiter

Ερωτηθείς για τον ρόλο του στην αποστολή Solar Orbiter, είπε ότι το 2017, άρχισε να εργάζεται ως ερευνητής στο Mullard Space Science Laboratory του University College London το οποίο επιμελήθηκε το σχεδιασμό, τη κατασκευή, και τις επιχειρήσεις ενός οργάνου που εξοπλίζει την αποστολή.

Το συγκεκριμένο όργανο, είπε, μετράει τα σωματίδια του ηλιακού ανέμου σε συγκεκριμένο εύρος ενεργειών και οι  μετρήσεις αυτές μας επιτρέπουν να προσδιορίζουμε τις βασικές ιδιότητες του ηλιακού ανέμου οι οποίες είναι απαραίτητες για τη κατανόηση των μηχανισμών του Ήλιου γενικότερα.

Πριν ακόμα την έναρξη της αποστολής, ο κ. Νικολάου έφτιαξε διάφορα μοντέλα που προέβλεπαν τις μετρήσεις του οργάνου αυτού σε διάφορες συνθήκες ηλιακού ανέμου.

"Με αυτά τα μοντέλα προβλέψαμε την ακρίβεια των μετρήσεων, αλλά κυρίως, αναπτύξαμε καινούργιες μεθόδους ανάλυσης των παρατηρήσεων τις οποίες εφαρμόσαμε όταν κατέφτασαν τα πρώτα δεδομένα της αποστολής το 2020. Οι μελέτες μου αυτές έχουν δημοσιευτεί σε διεθνώς αναγνωρισμένα περιοδικά, όπως για παράδειγμα το «The Astrophysical Journal» και το «Astrophysics &Space Science»".

Επίσης, ο κ. Νικολάου έχει αναλύσει τα πρώτα δεδομένα ηλεκτρονίων του ηλιακού ανέμου που μέτρησε το Solar Orbiter, με σκοπό να προσδιορίσει τις βασικές τους ιδιότητες, όπως την πυκνότητα και τη θερμοκρασία τους.

Είπε ότι με τη χρήση αυτών των παραμέτρων μπορούμε να πάρουμε πληροφορίες σχετικά με τους φυσικούς μηχανισμούς στο διάστημα.

Αυτή η εργασία είναι δημοσιευμένη στο περιοδικό Astronomy &Astrophysics, σε έναν ειδικό τόμο αφιερωμένο στα πρώτα δεδομένα της αποστολής.

Έκτοτε, ο κ. Νικολάου συνεργάζεται με ερευνητές από όλο τον κόσμο που χρησιμοποιούν τα αποτελέσματα των μεθόδων ανάλυσης που έχει αναπτύξει.

"Με τη χρήση αυτών των αποτελεσμάτων, αλλά και με τον συνδυασμό παρατηρήσεων άλλων οργάνων της αποστολής, θα απαντήσουμε επιτέλους σε σημαντικά ερωτήματα που αφορούν τη λειτουργία του Ήλιου μας" κατέληξε.

Πηγή: ΚΥΠΕ