Obserwacja Słonca.

W końcu lat sześćdziesiątych ubiegłego wieku, gdy już było prawie pewne, że to Amerykanie, a nie Sowieci zwyciężą w wyścigu na Księżyc, popularny nie tylko w naszym kraju stał się dowcip, w którym astronauta i kosmonauta licytowali się w osiąganiu określonych celów. W odpowiedzi na amerykańską propozycję lotu na Księżyc, Rosjanin przebija konkurenta rzekomym zamiarem lotu na Słońce – oczywiście w nocy, gdyż w dzień jest tam za gorąco. Tyle anegdota, ale czy rzeczywiście tak całkowicie absurdalna? Otóż nie, jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, to 31 lipca NASA rozpocznie misję sondy Parker Solar Probe, która kilkakrotnie przeleci przez najgorętszą część atmosfery naszej gwiazdy dziennej.

Słońce jest gwiazdą o średnicy około 1,393 miliona kilometrów (109 razy większej od ziemskiej) i masie większej od ziemskiej aż o 333 tysiące razy (1,989×1030 kg), co stanowi 99,86% masy wszystkich ciał Układu Słonecznego. Jest to żółty karzeł, typowa gwiazda ciągu głównego ewolucji, której wiek wynosi 4,57 miliarda lat, a zatem jest jeszcze przed osiągnięciem połowy swego istnienia w tej postaci. Składa się głównie z wodoru (73,46%) i helu (24,85%) oraz niewielkich ilości tlenu, węgla, żelaza i innych pierwiastków. Nie należy jednak sobie wyobrażać, że są to pierwiastki w znanej nam z Ziemi postaci – gazowej, czy tym bardziej stałej. Ze względu na zachodzące wewnątrz gwiazdy procesy syntezy termojądrowej, jest to prawie wyłącznie plazma, a zatem zjonizowany gaz.
Czas obrotu Słońca dookoła osi jest niejednorodny, wynosi od 25,05 doby na równiku, do 34,4 doby na biegunach. Temperatura w jądrze Słońca przekracza 15 milionów kelwinów, na powierzchni Słońca, a za taką uważamy zewnętrzną warstwę fotosfery, wynosi 5778 K (5505 °C). A co ze słoneczną atmosferą? Owszem, istnieje, co więcej jest stosunkowo słabo zbadana, a zwłaszcza mechanizmy, powodujące rozgrzewanie niektórych jej warstw (zwłaszcza korony) do jednego-dwóch, a sporadycznie nawet 8-20 milionów kelwinów – oczywiście przy znikomej gęstości. To właśnie korona słoneczna będzie głównym przedmiotem badań sondy Parker.

Wcześniejsze badania kosmiczne Słońca

Pierwszymi obiektami kosmicznymi przeznaczonymi do obserwacji Słońca były amerykańskie sondy programu Pioneer. Oznaczone numerami 5, 6, 7, 8 i 9 zostały umieszczone w latach 1960-1968 na orbitach heliocentrycznych. Krążyły wokół Słońca w odległości podobnej do Ziemi, wykonując pierwsze szczegółowe pomiary wiatru słonecznego i pola magnetycznego. Niektóre z nich działały bardzo długo, np. Pioneer-6 jeszcze w 2000 r., po 35 latach spędzonych na orbicie, był w stanie przekazywać wyniki niektórych pomiarów.
Wielkim sukcesem okazały się wystrzelone w latach 1974 i 1976 sondy Helios 1 i 2. Zbudowane w kooperacji niemiecko-amerykańskiej obiekty przyniosły istotne nowe dane na temat wiatru słonecznego i korony słonecznej. Peryhelium orbity pierwszej wynosiło 0,309 jednostki astronomicznej (*), czyli 46,2 milionów km, drugiej zaś zaledwie 0,28 AU (41,9 mln km). Choć ich powierzchnie pokryte były w połowie ogniwami fotowoltaicznymi, a w drugiej radiatorami, obie sondy borykały się w mniejszym lub większym stopniu z przegrzewaniem aparatury, spowodowanej potężnym strumieniem energii cieplej, płynącej z naszej gwiazdy dziennej. Słońce obserwowano nie tylko z orbit heliocentrycznych, lecz także z satelitów krążących wokół Ziemi.
Stacja kosmiczna Skylab (start w 1973 r.), posiadała obserwatorium słoneczne ATM, które dostarczyło informacji o warstwie przejściowej atmosfery słonecznej i zarejestrowało emisje ultrafioletowe z korony. Do najważniejszych odkryć ATM należą pierwsze obserwacje koronalnych wyrzutów masy (CME – coronal mass ejection) oraz dziur koronalnych, o których wiadomo obecnie, że są ściśle związane z wiatrem słonecznym. W 1980 r. wysłano satelitę Solar Maximum Mission. Została ona zaprojektowana do obserwacji promieni gamma, rentgenowskich i ultrafioletowych pochodzących z rozbłysków słonecznych w czasie wysokiej aktywności słonecznej. Wykonała ona około 240 tys. zdjęć korony słonecznej. Wystrzelony w 1991 r. japoński satelita Yohkoh obserwował rozbłyski w paśmie rentgenowskim. Dane misji pozwoliły naukowcom zidentyfikować kilka różnych typów rozbłysków i wykazać, że korona z dala od obszarów największej aktywności jest znacznie bardziej dynamiczna, niż wcześniej przypuszczano.
Jedną z najważniejszych misji słonecznych do tej pory była SOHO (Solar and Heliospheric Observatory), rozpoczęta w 1995 roku. Pierwotnie planowana na dwa lata, została przedłużona aż do 2012 r., a następnie do 2016. Sonda zbudowana wspólnie przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA) i NASA została umieszczona w punkcie równowagi grawitacyjnej L1 pomiędzy Ziemią a Słońcem, w stałej odległości od Ziemi i synchronicznie z nią obiega Słońce. SOHO zapewniła stałe monitorowanie Słońca w wielu długościach fal. Obserwatorium SOHO okazało się tak użyteczne, że w lutym 2010 r. wysłano sondę Solar Dynamics Observatory (SDO) w celu kontynuowania jego misji. Wszystkie te sondy obserwowały Słońce z płaszczyzny ekliptyki (płaszczyzny orbity Ziemi), co pozwala na szczegółowe obserwacje tylko w okolicy równikowej.