Mākslinieka iespaids par mikro turbulenci, ko redzējis Klasteris. Attēla kredīts: ESA, lai palielinātu
Pateicoties ESA klasteru misijas mērījumiem, Eiropas zinātnieku komanda ir identificējusi mikro-virpuļus Zemes magnetosfērā.
Šāda maza mēroga virpuļplūsmas turbulence, kuras pastāvēšana tika prognozēta ar matemātisko modeļu palīdzību, kosmosā iepriekš nav novērota. Rezultāti attiecas ne tikai uz kosmosa fiziku, bet arī uz citiem lietojumiem, piemēram, pētījumiem par kodolsintēzi.
2002. gada 9. martā četri Cluster satelīti, kas lidoja tetraedriskos veidojumos 100 kilometru attālumā viens no otra, šķērsoja ziemeļu magnētisko skavu. kad viņi atklāja. Magnētiskās šķēles ir reģioni virs magnētiskajiem poliem, kur magnētiskā lauka līnijas, kas ieskauj Zemi, veido magnētisko piltuvi.
Magnētiskie griezumi ir divi svarīgi Zemes magnetosfēras reģioni, kur atrodas saules vējš? - pastāvīga uzlādētu daļiņu plūsma, ko rada Saule un šķērso visu Saules sistēmu - var tieši piekļūt Zemes atmosfēras augšējam slānim (jonosfērai).
Caur šīm un citām tām ir pieejams liels daudzums plazmas (uzlādētu daļiņu gāze) un enerģija. reģionos, lai iekļūtu magnetosfērā - Zemes dabiskajā aizsargājošajā vairogā. Tikai mazāk nekā viens procents no visas enerģijas, ko pārnēsā Saules vējš un skar Zemes magnetosfēru, faktiski izdodas caurstrukt, taču tas joprojām var būtiski ietekmēt zemes sistēmas, piemēram, telekomunikāciju tīklus un elektropārvades līnijas.
Iekļūstot Saules materiālam, Zemei apkārtējā plazmā rodas turbulence, līdzīgi kā šķidrumos, bet ar iesaistītiem sarežģītākiem spēkiem. Šāda turbulence rodas, piemēram, pārejas vietās starp dažāda blīvuma un temperatūras plazmas slāņiem, taču tā veidošanās mehānismi vēl nav pilnībā skaidri.
Turbulence pastāv dažādos mērogos, sākot no dažiem tūkstošiem līdz dažiem kilometriem. Ar in situ? Daudzpunktu? mērījumi, četri Cluster satelīti 2004. gadā ziņoja par liela mēroga turbulences esamību - virpuļiem, kuru platums ir līdz 40 000 kilometriem, magnetopauzes aizmugurē. (robežslānis, kas atdala magnetosfēru no brīvas vietas). Jauns atklājums? Mikro? turbulence ar tikai 100 kilometru garu virpuļplūsmu ir pirmā Zemes apkārtnes plazmas izpētē.
Klasteris: vēl nepieredzēts diagnostikas rīks
Šāds atklājums ir ļoti būtisks. Piemēram, tas ļauj zinātniekiem sākt sasaistīt maza un liela mēroga turbulenci un sākt apšaubīt, kā tā faktiski veidojas un kādi ir savienojumi. Piemēram, kādi ir galvenie mehānismi, kas virza un veido turbulenci? Cik daudz virpuļu veicina masas un enerģijas transportēšanu caur robežslāņiem? Vai ir nepieciešami mazi virpuļi, lai izveidotu lielus? Vai, no otras puses, vai lielie virpuļi izkliedē savu enerģiju un rada mazāku kaskādi?
Mēģinot atbildēt uz šiem jautājumiem, Cluster ir bezprecedenta diagnostikas rīks pirmajai Zemes tuvās vides trīsdimensiju kartei, ko izņēmumam piešķir vairāku kosmosa kuģu vienlaicīgi novērojumi. Klasteris revolucionāri groza mūsu izpratni par veidiem un mehānismiem, kā Saules aktivitāte ietekmē Zemi.
Bez tam, Klastera pētījums par Zemes plazmas turbulenci ar dinamiku un iesaistītajām enerģijām veicina plazmas pamat teoriju attīstību. Tas ir svarīgi ne tikai astrofizikā, bet arī attiecībā uz izpratni un plazmas apstrādi laboratorijās, ņemot vērā lielo enerģiju. Tas jo īpaši attiecas uz kodolsintēzes pētījumiem.
Piemēram, klastera dati papildina plazmas fizikas pētījumus starptautiskajā ITER projektā, kas ir eksperimentāls solis, kurā rītdienas elektrību ražojošās spēkstacijās iesaistīti vairāki pētniecības institūti visā pasaulē. Šajā ziņā klasterim, zondējot magnētosfērā, ir brīva pieeja vienīgajai atvērtai dabiskajai laboratorijai? plazmas fizikas izpētei.
Oriģinālais avots: ESA portāls
