ภาพ Solar Orbiter จับพื้นผิวดวงอาทิตย์ทั้งดวงด้วยความละเอียดสูงที่สุดเท่าที่เคยมีมา

 (smithsonianmag.com)
2 คะแนน โดย GN⁺ 2024-11-24 | 1 ความคิดเห็น | แชร์ทาง WhatsApp
  • มีการเผยแพร่ภาพชุดใหม่ 4 ภาพที่แสดง โฟโตสเฟียร์ (photosphere) ซึ่งเป็นพื้นผิวที่มองเห็นได้ทั้งหมดของดวงอาทิตย์แบบความละเอียดสูงในครั้งเดียว ทำให้มองเห็นโครงสร้างพื้นผิวและกิจกรรมของสนามแม่เหล็กได้ละเอียดขึ้น
  • แต่ละภาพเป็นโมเสกที่นำภาพความละเอียดสูง 25 ภาพซึ่ง Solar Orbiter ถ่ายเมื่อวันที่ 22 มีนาคม 2023 จากระยะ น้อยกว่า 46 ล้านไมล์ จากดวงอาทิตย์มาต่อรวมกัน
  • ในโมเสกสุดท้าย เส้นผ่านศูนย์กลางของดวงอาทิตย์มีขนาดเกือบ 8,000 พิกเซล และการถ่ายภาพทั้งหมด 100 ภาพใช้เวลามากกว่า 4 ชั่วโมง เนื่องจากต้องปรับตำแหน่งยานอวกาศ
  • การสังเกตการณ์ครั้งนี้ใช้เครื่องมือ 2 ชนิดคือ PHI และ EUI และประกอบด้วยภาพแสงที่มองเห็นได้ แผนที่ทิศทางสนามแม่เหล็ก แผนที่ความเร็ว และภาพโคโรนาในย่านอัลตราไวโอเลต
  • แม้กระบวนการประมวลผลภาพ PHI จะยังเป็นงานที่ ใหม่และยาก แต่ก็มีความคาดหวังว่าหากสร้างภาพลักษณะนี้ได้เร็วขึ้น ก็อาจเผยแพร่ได้ปีละ 2 ครั้ง

พื้นผิวดวงอาทิตย์ทั้งดวงที่ Solar Orbiter บันทึกไว้

  • ESA เผยแพร่ภาพ การสังเกตดวงอาทิตย์ทั้งดวงชุดใหม่จาก Solar Orbiter จำนวน 4 ภาพ
  • ในภาพที่เผยแพร่มีภาพของ โฟโตสเฟียร์ ซึ่งเป็นพื้นผิวที่มองเห็นได้ทั้งหมดของดวงอาทิตย์ ด้วยความละเอียดสูงที่สุดเท่าที่เคยมีมา
  • แต่ละภาพเป็นโมเสกที่ประกอบจาก ภาพความละเอียดสูง 25 ภาพ ที่ถ่ายเมื่อวันที่ 22 มีนาคม 2023
  • ขณะนั้น Solar Orbiter อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ไม่ถึง 46 ล้านไมล์ และถ่ายภาพต้นฉบับรวมทั้งหมด 100 ภาพ
  • เนื่องจากต้องเปลี่ยนตำแหน่งยานอวกาศในแต่ละภาพ กระบวนการถ่ายภาพจึงใช้เวลา มากกว่า 4 ชั่วโมง
  • ในโมเสกสุดท้าย เส้นผ่านศูนย์กลางของดวงอาทิตย์มีขนาดเกือบ 8,000 พิกเซล

เครื่องมือสังเกตการณ์และประเภทของภาพ

  • Solar Orbiter เป็นภารกิจร่วมของ ESA และ NASA โดย ESA เป็นผู้ปฏิบัติการ
  • ปล่อยขึ้นสู่อวกาศในเดือนกุมภาพันธ์ 2020 และเผยแพร่ภาพชุดแรกในเดือนกรกฎาคมปีเดียวกัน
  • หลังจากนั้นก็สร้างผลงานด้วยการถ่ายภาพดวงอาทิตย์ที่ใกล้ที่สุดและภาพระยะใกล้ครั้งแรกของบริเวณขั้วดวงอาทิตย์
  • ภาพที่เผยแพร่ครั้งนี้ใช้เครื่องมือ 2 ชนิดจากอุปกรณ์ถ่ายภาพทั้ง 6 ชนิดของ Solar Orbiter คือ PHI และ EUI
    • Polarimetric and Helioseismic Imager(PHI): สร้างภาพแสงที่มองเห็นได้ แผนที่ทิศทางสนามแม่เหล็ก และแผนที่ความเร็วกับทิศทางของบางส่วนบนพื้นผิว
    • Extreme Ultraviolet Imager(EUI): สร้างภาพ โคโรนา ซึ่งเป็นบรรยากาศชั้นนอกของดวงอาทิตย์ในย่านอัลตราไวโอเลต

โครงสร้างพื้นผิวที่เผยให้เห็นจากภาพแสงที่มองเห็นได้

  • ภาพแสงที่มองเห็นได้จาก PHI แสดงพื้นผิวพลาสมาร้อนที่เคลื่อนไหวอยู่ตลอดเวลา
  • ชั้นนี้มีอุณหภูมิ 8,132 ถึง 10,832 องศาฟาเรนไฮต์ และปล่อยรังสีจากดวงอาทิตย์ออกมาส่วนใหญ่
  • ใต้พื้นผิวนี้มี ชั้นพาความร้อน ซึ่งเป็นบริเวณที่พลาสมาความหนาแน่นสูงหมุนวนคล้ายแมกมาในแมนเทิลของโลก
  • การพาความร้อนนี้ทำให้พื้นผิวดวงอาทิตย์ดูเป็นเม็ด ๆ และเชื่อกันว่าสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์ก็ถูกขับเคลื่อนโดยพลาสมาที่ปั่นป่วนนี้เช่นกัน

จุดมืดบนดวงอาทิตย์ สนามแม่เหล็ก และการไหลบนพื้นผิว

  • ในภาพแสงที่มองเห็นได้และแผนที่สนามแม่เหล็กของ PHI จะเห็น จุดมืดบนดวงอาทิตย์ เป็นลักษณะสีเข้ม
  • บริเวณจุดมืดมีสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์ที่แรงกว่า โดยในแผนที่สนามแม่เหล็ก สีแดงหมายถึงบริเวณที่เคลื่อนออกด้านนอก และสีน้ำเงินหมายถึงบริเวณที่เคลื่อนเข้าด้านใน
  • จุดมืดเป็นบริเวณที่สนามแม่เหล็กพันกันอย่างหนาแน่น ทำให้พลาสมาเบี่ยงออกจากกระแสการพาความร้อนที่ผสมความร้อนของดวงอาทิตย์ และเย็นกว่าบริเวณรอบข้าง
  • ส่งผลให้พลาสมาในจุดมืดปล่อยแสงน้อยกว่า จึงมองเห็นเป็นบริเวณมืดในภาพแสงที่มองเห็นได้
  • แผนที่ความเร็วของ PHI จับการเคลื่อนไหวของบางส่วนบนพื้นผิวดวงอาทิตย์
    • สีน้ำเงินคือบริเวณที่เคลื่อนเข้าหา Solar Orbiter
    • สีแดงคือบริเวณที่เคลื่อนห่างจาก Solar Orbiter
  • จากแผนที่นี้จะเห็นว่าพลาสมาบนพื้นผิวดวงอาทิตย์โดยทั่วไปเคลื่อนที่ไปพร้อมกับการหมุนของดวงอาทิตย์ แต่รอบ ๆ จุดมืดจะเห็นการถูกผลักออกด้านนอก

ภาพโคโรนาในย่านอัลตราไวโอเลตและความเป็นไปได้ในการเผยแพร่ต่อไป

  • ภาพอัลตราไวโอเลตจาก EUI แสดง โคโรนา ซึ่งเป็นบรรยากาศชั้นนอกอันเลือนรางของดวงอาทิตย์
  • โคโรนาสามารถมองเห็นได้จากโลกเฉพาะในช่วงสุริยุปราคาเต็มดวงเท่านั้น
  • ในภาพอัลตราไวโอเลตก็เห็นกิจกรรมรอบจุดมืดเช่นกัน โดยมีพลาสมาพุ่งออกด้านนอกตามแนวเส้นสนามแม่เหล็ก
  • เส้นสนามแม่เหล็กบางส่วนเชื่อมจุดมืดที่อยู่ใกล้กันเข้าด้วยกัน
  • กระบวนการประมวลผลเพื่อสร้างภาพ PHI ถูกประเมินว่าเป็นงานที่ ใหม่และยาก
  • ผู้เชี่ยวชาญของ ESA คาดหวังว่าในอนาคตจะสามารถสร้างภาพลักษณะนี้ได้เร็วขึ้น และอาจเผยแพร่ได้ ปีละสองครั้ง

บทความที่เกี่ยวข้อง

1 ความคิดเห็น

 
GN⁺ 2024-11-24
ความคิดเห็นจาก Hacker News

  • เป็นลิงก์ไปยัง ไฟล์ภาพต้นฉบับ (9600x9600, ไฟล์ละประมาณ 10–20MB)
    แสงที่มองเห็นได้: https://eopro.esa.int/wp-content/uploads/2024/10/PHI_Visible...
    แผนที่สนามแม่เหล็ก: https://eopro.esa.int/wp-content/uploads/2024/10/PHI_Magneto...
    แผนที่ความเร็ว: https://eopro.esa.int/wp-content/uploads/2024/10/PHI_Velocit...
    อัลตราไวโอเลต: https://eopro.esa.int/wp-content/uploads/2024/10/EUI_Ultravi...

    • ด้วยภาพความละเอียดสูง เลยลองเอา ภาพแสงที่มองเห็นได้กับภาพอัลตราไวโอเลต มาผสมกันใน Photoshop ผลลัพธ์อยู่ที่นี่: https://imgur.com/a/vRGav2d
      ขอบที่แข็ง ๆ จัดการอย่างรวดเร็วแล้ว แต่ไม่อยากดันพิกเซลมากเกินไป
    • เป็นลิงก์ไปยัง ไดเรกทอรีทั้งหมด ของภาพที่อัปโหลดไว้ มีเวอร์ชันความละเอียดสูงประมาณ 99MB รวมอยู่ด้วย: https://eopro.esa.int/wp-content/uploads/2024/10/
    • ไฟล์ใหญ่ดาวน์โหลดช้ามากแม้บนสายสัญญาณที่ค่อนข้างดี ทำให้นึกถึงตอนโหลดภาพความละเอียดต่ำผ่านโมเด็มในปี 1995 เลย เรียกความทรงจำสุด ๆ
      https://eopro.esa.int/wp-content/uploads/2024/10/PHI_Visible...
    • สงสัยว่าทำไม anti-aliasing ตรง ขอบดวงอาทิตย์ ในภาพทั้งหมดนี้ถึงดูหยาบขนาดนี้ เป็นเพราะ post-processing หรือเปล่า?
    • ภาพอัลตราไวโอเลตสวยจนอยากพิมพ์ไปแขวนผนัง แต่เสียดายที่ ขอบหยาบเกินไป

  • คิดว่าภาพนี้คือภาพพื้นผิวดวงอาทิตย์ทั้งดวงที่เจ๋งที่สุดเท่าที่เคยถ่ายมา
    https://x.com/AJamesMcCarthy/status/1638648459002806272
    Andrew McCarthy: https://www.instagram.com/cosmic_background/
    Jason Guenzel: https://www.instagram.com/thevastreaches/

    • ถ้าอยากซื้อ ภาพ 139 เมกะพิกเซลสำหรับพิมพ์ มีขายที่นี่ในราคา 50 ดอลลาร์: https://cosmicbackground.io/products/fusion-of-helios
      ไม่ได้มีส่วนเกี่ยวข้องนะ แต่คิดจริงจังมานานแล้วว่าจะซื้อดีไหม เป็นภาพคอมโพสิตของดวงอาทิตย์และเฮลิโอสเฟียร์ช่วงสุริยุปราคาในปี 2017 และเป็นหนึ่งในภาพดวงอาทิตย์ที่ผมชอบที่สุด
    • https://pbs.twimg.com/media/Fr2elMpaMAAqgZN?format=jpg&name=...
    • ถ้าเป็น ภาพที่ถ่ายตลอด 5 วัน ก็น่าจะถือว่าแสดงสิ่งที่ค่อนข้างนิ่งมากกว่าสิ่งที่มีพลวัต คำอธิบายค่อนข้างชวนสับสน แต่ภาพยอดเยี่ยมมาก
    • สวยก็จริง แต่พูดให้เคร่งครัดแล้วน่าจะใกล้เคียงกับ ภาพที่ผ่านการประมวลผลหนักและแก้ไขแบบดิจิทัล มากกว่าภาพถ่ายดวงอาทิตย์
    • Twitter ขึ้นแต่ “something went wrong” แล้วมีกล่องโต้ตอบสามอันบังหรือกินพื้นที่เกินครึ่งหน้า

  • ภาพที่ซูมได้จริง อยู่ที่นี่: https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Solar_...

    • ไม่รู้ว่าเป็นโซลูชันที่ทำเองหรือเปล่า แต่สภาพแย่มาก เคยเห็นกรณีที่ใช้ Leaflet กับภาพระดับกิกะพิกเซล แม้วิธีจะค่อนข้างแปลกใหม่ แต่ก็ทำงานได้ยอดเยี่ยม
    • ใช้งานได้ก็จริง แต่ ความละเอียดต่ำกว่าที่คาดไว้ และไม่มีสเกล
    • ถ้าเลื่อนลงไปแล้วคลิกภาพในคารูเซล/แกลเลอรีภาพ จะไปยังหน้าที่ดาวน์โหลด JPEG ความละเอียดสูง ได้ ภาพอัลตราไวโอเลตมีขนาดประมาณ 100MB
    • ไม่รู้ว่าเพราะทราฟฟิกเซิร์ฟเวอร์หรือข้อจำกัดของเบราว์เซอร์ แต่การซูมและเลื่อนภาพค่อนข้างช้า ทำให้ความเจ๋งลดลงไปนิดหน่อย

  • ขนาดและความรุนแรงของกระบวนการที่ขับเคลื่อนดวงอาทิตย์นี่ทำเอามึนไปเลย อยู่ห่างออกไป 43 ล้านกม. แต่ยังได้เกือบ 20kW ต่อตารางเมตร
    แก้ไข: หมายถึงยานสำรวจอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์เท่านั้น

    • ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจคือ ถ้าบรรยากาศในระบบสุริยะทอดยาวจากดวงอาทิตย์มาถึงโลก (อย่างน้อยก็เท่านั้น) เสียงของดวงอาทิตย์ที่ได้ยินบนโลกจะดังราว 100dB
      ถ้าจำไม่ผิด ดวงอาทิตย์แปลงมวลประมาณ 4.5 ล้านตันให้เป็นพลังงานทุกวินาที แต่ก็ยังมีวัตถุท้องฟ้าที่มีพลังงานมากกว่าและรุนแรงกว่านี้หลายล้านล้านเท่าอยู่ดี การตรวจจับครั้งแรกของ LIGO เท่าที่รู้คือแปลงมวลเท่าดวงอาทิตย์ 5 ดวงให้เป็นพลังงานในเวลาประมาณ 1 วินาที
    • ขนาดและมวลของดวงอาทิตย์นี่น่าหลงใหลจริง ๆ โฟตอนที่เกิดจากกระบวนการนิวเคลียร์ฟิวชันใช้เวลาประมาณ 500,000 ปีในการออกจากแกนกลาง
      หมายความว่าแกนกลางหนาแน่นมากจนโฟตอนกระเด้งไปมามากขนาดนั้น อีกเรื่องที่น่าทึ่งคือชั้นนอกอย่างโคโรนามีอุณหภูมิได้ถึง 3,500,000°F ซึ่งร้อนกว่าชั้นผิวที่เป็นโฟโตสเฟียร์ราว 10,000°F มาก ส่วนแกนกลางข้างใต้นั้นอยู่ที่ประมาณ 27,000,000°F
    • แปลกดีที่ลูกบอลพลาสมาปั่นป่วนระเบิดขนาดมหึมามีผลต่อชีวิตประจำวันของเราน้อยขนาดนี้ มีแค่แสงและความร้อนที่เสถียร กับออโรราเป็นครั้งคราวเท่านั้น
      วัตถุนี้มีพลังงานมากพอจะลบร่องรอยสุดท้ายของการมีอยู่ของมนุษยชาติได้เลย
    • แค่ 20kW ต่อตารางเมตรบนพื้นผิวดวงอาทิตย์เองเหรอ ทำไมต่ำขนาดนั้นไม่เข้าใจ
      บนโลกเราได้รับแสงอาทิตย์ประมาณ 1kW ต่อตารางเมตร และโลกอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ 149 ล้านกม. คำนวณคร่าว ๆ แล้ว ถ้าจะให้บนโลกได้ 1kW/㎡ ที่ดวงอาทิตย์น่าจะต้องเป็นประมาณ 45MW/㎡ เอาพื้นที่ผิวของทรงกลมรัศมี 149 ล้านกม. หารด้วยพื้นที่ผิวของดวงอาทิตย์จะได้ประมาณ 45000 ดังนั้น 1W ของดวงอาทิตย์พอมาถึงโลกจะเหลือ 1/45000W ผมพลาดตรงไหนนะ?

  • เคยจินตนาการถึงความเป็นไปได้ของ สิ่งมีชีวิตชั้นสูงที่ซ่อนอาศัยอยู่ภายในดาวฤกษ์ ไหม? คงไม่ง่าย แต่พลังงานมีเหลือเฟือ และโอกาสที่สิ่งมีชีวิตที่พัฒนาน้อยกว่าจะมารบกวนก็น่าจะต่ำ

    • https://en.wikipedia.org/wiki/Life_origination_beyond_planet...
    • เรื่องสั้น “The Truth” ของ Stanislaw Lem: https://thereader.mitpress.mit.edu/the-truth-by-stanislaw-le...
    • Dyson sphere แบบกลับด้าน นี่ฉลาดดี
    • ลองคิดดูด้วยว่าคงยากแค่ไหนที่เราจะตรวจพบสิ่งมีชีวิตแบบนั้น
    • The Saga of the Seven Suns มีสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในดวงอาทิตย์ด้วย ไม่แน่ใจว่าเขาดันไอเดียนี้ไปไกลแค่ไหน เพราะใน 7 เล่มยังไม่ได้อ่านอยู่ 3 เล่ม

  • ภาพดวงอาทิตย์ในแสงที่ตามองเห็นดูน่าสงสัยนิดหน่อย รูปร่างคล้าย # ตรงกลางคืออะไรนะ? อยากรู้ว่าเป็นปรากฏการณ์ทางฟิสิกส์ หรือเป็น artifact ที่เกิดจากภาพถ่าย

    • ดูค่อนข้างแน่ชัดว่าเป็น artifact จากการ stitch ที่เกิดจากการต่อภาพหลายภาพเข้าด้วยกัน แต่ก็ดูเด่นพอสมควร เลยไม่รู้ว่าทำไมถึงปล่อยไว้แบบนั้น
      ภาพทางวิทยาศาสตร์ควรผ่านการ post-process แค่ไหนเป็นเรื่องที่ถกเถียงกันอยู่เสมอ และบางคนก็ชอบภาพที่ใกล้เคียงกับการจับภาพต้นฉบับ แม้จะไม่สมบูรณ์แบบก็ตาม
    • น่าสนใจดี ดูเหมือน artifact จากภาพถ่าย และอาจเป็นเส้นขอบระหว่างภาพหลายภาพที่นำมารวมกัน ถึงอย่างนั้นระดับนี้น่าจะจัดการให้ดีกว่านี้ได้

  • “เนื่องจากยานอวกาศต้องเปลี่ยนตำแหน่งสำหรับภาพแต่ละภาพ กระบวนการนี้จึงใช้เวลานานกว่า 4 ชั่วโมง ในโมเสกสุดท้าย เส้นผ่านศูนย์กลางของดวงอาทิตย์มีเกือบ 8000 พิกเซล”
    นี่น่าจะใกล้เคียงกับ การทำ supersampling แบบแมนนวล มากกว่าการรวมมุมมองที่อยู่ติดกัน เวลา 4 ชั่วโมงถือว่าค่อนข้างสั้นเมื่อเทียบกับระยะทาง 48 ล้านไมล์
    แก้ไข: ถ้าคิดถึงความเร็ววงโคจร ก็อาจเป็นไปได้ว่าเคลื่อนที่ซิกแซกตั้งฉากกับระนาบวงโคจร

  • ไม่มี PNG หรือ JPG เหรอ? ภาพอวกาศแบบนี้เหมาะเอาไปทำวอลเปเปอร์ แต่พักหลังมักถูกแสดงเป็นแค่ แกลเลอรีสำหรับซูมแปลก ๆ ฝังอยู่ในหน้าเว็บมากขึ้นเรื่อย ๆ

  • ถ้าเอาอันนี้ไปฉายบน Las Vegas Sphere น่าจะเป็นการใช้งานที่สนุกดี