Более чем 40-летние непрерывные наблюдения полной светимости Солнца продолжат размещенный в 2017 году на Международной космической станции приемник TSIS-1, а также TSIS-2, который будет запущен как самостоятельный космический аппарат в 2023 году.

Солнце — это основной источник энергии на Земле, оно обеспечивает возможность круговорота многих веществ и создает подходящие для жизни условия обитания. Ключевой энергетической характеристикой Солнца является полная светимость (total solar irradiance, TSI) — суммарная по всем длинам волн мощность излучения звезды на единицу площади поверхности на уровне верхней атмосферы Земли. Эта величина во многом определяет климат, температуру, химические реакции в атмосфере и многие другие процессы на планете.

Детальное исследование TSI позволяет ответить на два важных для науки вопроса: насколько постоянна полная светимость Солнца и существует ли тенденция к ее изменению на масштабе веков. Первая задача связана с вкладом светила в изменение климата на планете, так как вариативность на масштабе десятилетий светимости может быть частично за это ответственна. Также ученые на протяжении последних десятилетий не могут прийти к окончательному выводу о наличии и направлении долговременного тренда мощности излучения Солнца. Ясность в этой ситуации поможет создавать намного более надежные модели будущего Солнечной системы и климата на Земле, в частности.

Один из созданных для изучения светимости Солнца аппаратов называется SORCE — SOlar Radiation and Climate Experiment, эксперимент по солнечному излучению и климату. Он измерял как полную светимость звезды (TSI), так и спектральную (spectral solar irradiance, SSI), то есть в конкретном диапазоне длин волн. На TSI оказывают небольшое, но измеряемое влияние наличие пятен и факелов на видимом полушарии Солнца. В целом светимость Солнца меняется мало, но в отдельных спектральных диапазонах может испытывать значительные вариации. Например, ультрафиолетовая и рентгеновская светимость многократно возрастают во время вспышек на звезде.

Завершивший миссию в феврале SORCE внес заметный вклад в оба метода исследования Солнца. В плане общей светимости SORCE был десятикратно точнее предыдущих инструментов, а по его результатам Солнце оказалось слегка менее ярким — средняя мощность излучения составила на 4,6 ватта на квадратный метр меньше. В плане спектральной светимости SORCE был первым аппаратом, которым провел долговременные и непрерывные измерения в диапазоне от 1 до 2400 нанометров.

Долгое время стандартным значением полной светимости Солнца считалось 1365,4 Вт/м2. Однако в 2011 году данных SORCE хватило для определения нового значения на уровне 1360,8 Вт/м2, то есть примерно на треть процента меньше. Несмотря на относительно небольшую разницу, она во много раз превосходила ошибки даже старых измерений и привела к длительной дискуссии о истинной величине. Разработка дополнительных методов калибровки подтвердила правоту SORCE и ошибочность всех предыдущих измерений, которые оказались систематически завышенными.

Изначально SORCE был рассчитан на работу в течение пяти лет, но 17-летний срок службы позволил ему детально измерить два минимума солнечной активности, которые происходят раз в 11-летний цикл. Аккумуляторы аппарата начали разрушаться спустя восемь лет работы, что ограничило возможности бортовых инструментов. Инженеры приняли решение перейти только на работу в течение дня и выключать измерительную аппаратуру, когда спутник находится в тени Земли.

Следующий запланированный американский аппарат Glory был потерян при запуске в 2011 году. Успешно приступил к наблюдениям Солнца TCTE лишь в 2013 году. Если бы SORCE окончательно вышел из строя раньше, то непрерывный ряд исследований светимости звезды мог быть нарушен. Сегодня светило также изучает приемник TSIS-1 на борту МКС, который подобно SORCE измеряет полную и спектральную светимость, но с еще более высокой точностью. В 2023 году в космос на собственном спутнике отправится TSIS-2, оснащенный таким же набором инструментов.

Источник: N+1

Оригинальная новость: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020solar-energy-tracker-powers-down-after-17-years