Квартет наблюдателей космической погоды ЕКА, Cluster, обнаружил вихри выброшенного солнечного материала высоко над Землей. Перегретые газы, попавшие в эти структуры, вероятно, прокладывают себе путь в магнитный «пузырь» Земли, магнитосферу. Это открытие, возможно, разрешает 17-летнюю загадку того, как магнитосфера постоянно пополняется электрифицированными газами, когда она должна действовать как барьер.
Магнитное поле Земли является первой линией обороны нашей планеты от бомбардировки солнечным ветром. Сам солнечный ветер запускается от Солнца и несет магнитное поле Солнца по всей Солнечной системе. Иногда это магнитное поле совпадает с Землей, а иногда оно указывает в противоположном направлении.
Когда два поля указывают в противоположных направлениях, ученые понимают, как «двери» в поле Земли можно открыть. Это явление, называемое «магнитное переподключение», позволяет солнечному ветру проникать и накапливаться в резервуаре, известном как пограничный слой. Напротив, когда поля выровнены, они должны представлять непроницаемый барьер для потока. Тем не менее, измерения космического корабля пограничного слоя, начиная с 1987 года, представляют собой загадку, потому что они ясно показывают, что пограничный слой полнее, когда поля выровнены, чем когда они нет. Так как солнечный ветер проникает внутрь?
Благодаря данным четырех космических кораблей формирования миссии ESA Cluster ученые совершили прорыв. 20 ноября 2001 года флотилия Кластера направлялась из-за Земли и только что достигла сумерковой стороны планеты, где солнечный ветер скользит мимо магнитосферы Земли. Там он начал сталкиваться с гигантскими вихрями газа на магнитопаузе, на внешней границе? магнитосферы.
«Эти вихри были действительно огромными структурами, около шести радиусов Земли поперек» говорит Хироши Хасегава, Дартмутский колледж, штат Нью-Гемпшир, который анализирует данные с помощью международной команды коллег. Их результаты устанавливают размер вихрей почти в 40 000 километров каждый, и это первый раз, когда такие структуры были обнаружены.
Эти вихри известны как продукты нестабильностей Кельвина-Гельмгольца (KHI). Они могут возникать, когда два смежных потока движутся с разными скоростями, поэтому один проскальзывает мимо другого. Хорошими примерами такой нестабильности являются волны, поднимаемые ветром, скользящим по поверхности океана. Хотя KHI-волны наблюдались ранее, это первый раз, когда вихри действительно обнаруживаются.
Когда волна KHI сворачивается в вихрь, она становится известной как «глаз Кельвина-кошки». Данные, собранные кластером, показали изменения плотности электрифицированного газа прямо в магнитопаузе, точно такие же, как те, которые ожидаются при путешествии через «глаз Кельвина-кошки».
Ученые предположили, что, если эти структуры должны были сформироваться в магнитопаузе, они могли бы тянуть большие количества солнечного ветра внутри пограничного слоя, когда они разрушаются. Как только частицы солнечного ветра переносятся во внутреннюю часть магнитосферы, они могут сильно возбуждаться, позволяя им врезаться в атмосферу Земли и вызвать сияние.
Открытие кластера усиливает этот сценарий, но не показывает точный механизм, с помощью которого газ транспортируется в магнитный пузырь Земли. Таким образом, ученые до сих пор не знают, является ли это единственным процессом, заполняющим пограничный слой, когда магнитные поля выровнены. По словам Хасегавы, для этих измерений ученым придется ждать магнитосферных спутников будущего поколения.
Источник: ESA News Release
