На графике изображены космические аппараты НАСА "ACE" и "Ветер" и "Кластер" ЕКА, встречающие потоки солнечных частиц. Изображение предоставлено: UC Berkeley Нажмите для увеличения
Флот зондов космической погоды НАСА и Европейского космического агентства наблюдал огромную струю электрически заряженных частиц в солнечном ветре между Солнцем и Землей. Струя, по крайней мере, в 200 раз более широкая, чем Земля, работала от столкновения магнитных полей в процессе, называемом «магнитное пересоединение».
магнитное пересоединение в солнечном ветре
Эти струи являются результатом естественных ускорителей частиц, которые затмевают все, что построено на Земле. Ученые строят на Земле ускорители частиц длиной в несколько миль, чтобы разбивать атомы вместе, пытаясь понять фундаментальные законы физики.
Подобные реактивные реактивные двигатели происходят в магнитном щите Земли, создавая эффекты, которые могут отключить орбитальный космический корабль и вызвать сильные магнитные бури на нашей планете, иногда разрушая электростанции.
Недавно обнаруженные межпланетные джеты намного больше, чем те, которые встречаются в магнитном щите Земли. Новое наблюдение - это первое прямое измерение, показывающее, что магнитное пересоединение может происходить в огромных масштабах.
Понимание магнитного переподключения имеет основополагающее значение для понимания взрывных явлений во всей Вселенной, таких как солнечные вспышки (миллиарды мегатонн взрывов в атмосфере Солнца), гамма-всплески (интенсивные вспышки излучения экзотических звезд) и лабораторный ядерный синтез. Подобно тому, как резиновая полоса может внезапно защелкнуться при слишком сильном скручивании, магнитное переподключение является естественным процессом, при котором энергия в напряженном магнитном поле внезапно высвобождается при изменении своей формы, ускоряя частицы (ионы и электроны).
«Только с помощью скоординированных измерений космическими аппаратами связи Солнце-Земля, такими как ACE, Wind и Cluster, мы можем исследовать космическую среду с беспрецедентной детализацией и в трех измерениях», - говорит доктор Тай Фан, ведущий автор результатов, из Университета Калифорнии. Беркли. «Приземная космическая среда является единственной естественной лабораторией, где мы можем проводить прямые измерения физики взрывных магнитных явлений, происходящих во всей Вселенной». Статья Фэна появляется в качестве обложки в журнале Nature от 12 января.
Солнечный ветер - это разбавленный поток электрически заряженного (ионизированного) газа, который непрерывно дует от Солнца. Поскольку солнечный ветер электрически заряжен, он несет с собой солнечные магнитные поля. Солнечный ветер, возникающий из разных мест на Солнце, несет магнитные поля, указывающие в разных направлениях. Магнитное переподключение в солнечном ветре происходит, когда «листы» противоположно направленных магнитных полей спрессовываются вместе. При этом листы соединяются, образуя Х-образное поперечное сечение, которое затем аннигилируется или ломается, образуя новую геометрию магнитной линии. Создание другой магнитной геометрии создает обширные струи частиц, стекающих от места повторного соединения.
До недавнего времени магнитное пересоединение в основном сообщалось в «магнитосфере» Земли, естественном магнитном щите, окружающем Землю. Он состоит из линий магнитного поля, генерируемых нашей планетой, и защищает нас от непрерывного потока заряженных частиц, которые составляют солнечный ветер, отклоняя их. Однако, когда межпланетные линии магнитного поля, переносимые солнечным ветром, оказываются в противоположной ориентации к линиям магнитного поля Земли, происходит переподключение, и солнечный материал может пробиться сквозь щит Земли.
Некоторые предыдущие события повторного соединения, измеренные в магнитосфере Земли, позволяли предположить, что это явление было по своей природе случайным и неоднородным по своей природе, простираясь не более чем на несколько десятков тысяч километров (миль). Тем не менее, «это открытие разрешает давние споры о том, является ли переподключение внутренне неоднородным или может ли оно работать в обширных регионах в космосе», - сказал доктор Джек Гослинг из Университета Колорадо, соавтор статьи и пионер в исследованиях по воссоединению в космосе.
Более широкая картина магнитного переподключения появилась, когда шесть космических кораблей? четыре космических корабля кластера Европейского космического агентства и расширенный исследователь состава (ACE) НАСА и Wind? летали на солнечном ветре за пределами магнитосферы Земли 2 февраля 2002 года и сделали случайное открытие. В течение промежутка времени около двух с половиной часов все космические корабли последовательно наблюдали один огромный поток струйных частиц шириной не менее 2,5 миллионов километров (около 1,5 миллиона миль или почти 200 диаметров Земли), вызванных крупнейшим событием в истории повторного соединения. измеряется напрямую.
«Если бы наблюдаемое переподключение было неоднородным, один или несколько космических аппаратов, скорее всего, не столкнулись бы с ускоренным потоком частиц», - сказал Фан. «Кроме того, случайные и случайные переподключения привели бы к тому, что разные космические корабли обнаруживали струи, направленные в разные стороны, а это не так»
Поскольку космический корабль обнаружил струю в течение более двух часов, переподключение должно было быть почти постоянным в течение по крайней мере этого промежутка времени. Еще 27 масштабных событий переподключения? с соответствующими самолетами - были идентифицированы ACE и Wind, четыре из которых простирались более чем на 50 диаметров Земли, или на 650 000 километров (около 400 000 миль). Благодаря этим дополнительным данным, команда может сделать вывод, что повторное соединение в солнечном ветре следует рассматривать как длительное и устойчивое явление.
Событие 2 февраля 2002 года могло бы быть значительно больше, но космические корабли были разделены не более чем на 200 диаметров Земли, поэтому его истинная протяженность неизвестна. Две новые миссии НАСА помогут оценить реальный размер этих событий и изучить их более подробно. Миссия Обсерватории солнечно-земных связей (STEREO), запуск которой запланирован на май или июнь 2006 года, будет состоять из двух космических аппаратов, вращающихся вокруг Солнца по разные стороны Земли, на расстоянии 186 миллионов миль (почти 300 миллионов километров). Их основная задача - наблюдать выбросы корональной массы, выбросы миллиардов тонн электрически заряженного газа от Солнца, в трех измерениях. Однако космический корабль также сможет обнаруживать события магнитного переподключения, происходящие в солнечном ветре, с помощью приборов, измеряющих магнитные поля и заряженные частицы. Многосерийная магнитосферная миссия (MMS), запланированная к запуску в 2013 году, будет использовать четыре идентичных космических корабля на различных орбитах Земли для детального изучения причины магнитного переподключения в магнитосфере Земли.
Первоисточник: пресс-релиз НАСА
