Grafiks, kas attēlo NASA ACE un Wind un ESA Cluster kosmosa kuģi, kas saskaras ar saules daļiņu strūklu. Attēla kredīts: UC Berkeley Palielināt
NASA flote un Eiropas Kosmosa aģentūras kosmosa laika apstākļu zondes novēroja milzīgu elektriski lādētu daļiņu strūklu Saules vējā starp Sauli un Zemi. Strūklu, kas ir vismaz 200 reizes platāka par Zemi, darbināja magnētisko lauku sadursme procesā, ko sauc par “magnētisko atkārtotu savienojumu”.
magnētiskā atkārtota savienošana Saules vējā
Šīs strūklas ir dabisko daļiņu paātrinātāju rezultāts, atņemot jebko, kas uzbūvēts uz Zemes. Zinātnieki būvē jūdzes garu daļiņu paātrinātāju uz Zemes, lai kopā sagrautu atomus, cenšoties izprast fizikas pamatlikumus.
Līdzīgas reaktīvās strūklas rodas Zemes magnētiskajā vairogā, radot efektus, kas var atspējot kosmosa kuģu riņķošanu un izraisīt spēcīgas magnētiskās vētras uz mūsu planētas, dažreiz traucējot spēkstacijas.
Jaunatklātās starpplanētu sprauslas ir daudz lielākas nekā tās, kas atrodas Zemes magnētiskajā vairogā. Jaunais novērojums ir pirmais tiešais mērījums, kas norāda, ka magnētiskā atkārtota savienošana var notikt milzīgos mērogos.
Izpratne par magnētisko savienojumu ir būtiska, lai izprastu sprādzienbīstamas parādības visā Visumā, piemēram, saules uzliesmojumus (miljardus megatonu sprādzienus Saules atmosfērā), gamma staru pārrāvumus (intensīvas eksotisko zvaigžņu radiācijas pārrāvumus) un laboratorijas kodolsintēzi. Gluži tāpat kā gumijas josla var pēkšņi uzsprāgt, kad to savelk pārāk tālu, magnētiskā atkārtota savienošana ir dabisks process, kura laikā enerģija spriegotā magnētiskajā laukā pēkšņi tiek atbrīvota, mainot formu, paātrinot daļiņas (jonus un elektronus).
"Tikai ar koordinētiem mērījumiem, izmantojot tādus kosmosa kuģus kā Saule-Zeme, piemēram, ACE, Wind un Cluster, mēs varam izpētīt kosmosa vidi ar vēl nepieredzētām detaļām un trīs dimensijās," saka Dr. Tai Phan, rezultātu galvenais autors no Kalifornijas universitātes. , Bērklijs. "Zemes tuvumā esoša kosmosa vide ir vienīgā dabiskā laboratorija, kurā mēs varam tieši mērīt visā Visumā notiekošo sprādzienbīstamu magnētisko parādību fiziku." Faņa raksts parādās kā vāka raksts Dabā 12. janvārī.
Saules vējš ir atšķaidīta elektriski lādētas (jonizētas) gāzes plūsma, kas nepārtraukti pūš no Saules. Tā kā Saules vējš ir elektriski lādēts, tas ar to nes saules magnētiskos laukus. Saules vējš, kas rodas no dažādām Saules vietām, nes magnētiskos laukus, kas norādīti dažādos virzienos. Magnētiskā atkārtota savienošana Saules vējā notiek, kad pretestīgi vērsta magnētiskā lauka “loksnes” tiek saspiestas. To darot, loksnes savieno, veidojot X formas šķērsgriezumu, kas pēc tam tiek iznīcināts vai salauzts, veidojot jaunu magnētiskās līnijas ģeometriju. Izveidojot atšķirīgu magnētisko ģeometriju, rodas plašas daļiņu strūklas, kas plūst prom no atkārtotas savienošanas vietas.
Vēl nesen par magnētisko savienojumu lielākoties tika ziņots Zemes “magnetosfērā” - dabiskajā magnētiskajā vairogā, kas ieskauj Zemi. To veido magnētiskā lauka līnijas, kuras ģenerē mūsu planēta, un tas mūs aizsargā no uzlādētu daļiņu nepārtrauktas plūsmas, kas veido Saules vēju, novirzot tās. Tomēr, kad starpplanētu magnētiskā lauka līnijas, kuras pārnēsā Saules vējš, ir pretējā orientācijā nekā Zemes magnētiskā lauka līnijas, tiek aktivizēta atkārtota saikne un Saules materiāls var izlauzties caur Zemes vairogu.
Daži iepriekšējie Zemes magnetosfērā izmērītie atkārtotā savienojuma notikumi liecināja, ka šī parādība pēc būtības bija nejauša un raibs raksturs un sniedzās ne vairāk kā dažus desmitus tūkstošu kilometru (jūdzes). Tomēr "Šis atklājums atrisina ilgstošas debates par to, vai atkārtota savienošana ir patiesībā raibs raksturs, vai tā vietā tā var darboties plašos kosmosa reģionos", sacīja Dr Jack Gosling no Kolorādo universitātes, līdzautors uz papīra un pionieris pētījumos par atkārtotu savienojumu kosmosā.
Plašāks attēls par magnētisko savienojumu parādījās, kad seši kosmosa kuģi? četri Eiropas Kosmosa aģentūras klasteru kosmosa kuģi un NASA uzlabotās kompozīcijas pētnieks (ACE) un vēja zondes? 2002. gada 2. februārī lidoja Saules vējā ārpus Zemes magnetosfēras un atklāja iespēju. Apmēram divarpus stundu laikā visi kosmosa kuģi secīgi novēroja vienu milzīgu reaktīvo daļiņu straumi, vismaz 2,5 miljonus kilometru platu (apmēram 1,5 miljoni jūdžu vai gandrīz 200 Zemes diametru), ko izraisījis visu laiku lielākais atkārtota savienojuma notikums. mēra tieši.
"Ja novērotais atkārtots savienojums būtu raibs, viens vai vairāki kosmosa kuģi, visticamāk, nebūtu saskārušies ar paātrinātu daļiņu plūsmu," sacīja Pans. "Turklāt raibu un nejaušu atkārtotu savienojumu rezultātā dažādi kosmosa kuģi varētu atklāt sprauslas, kas vērstas dažādos virzienos, bet tas tā nebija."
Tā kā kosmosa kuģis detektēja strūklu vairāk nekā divas stundas, atkārtotai savienošanai vismaz šajā laika posmā bija jābūt gandrīz vienmērīgai. Vēl 27 liela mēroga atkārtota savienojuma pasākumi? ar saistītajām sprauslām - tika identificētas ar ACE un Wind, no kurām četras pagarināja vairāk nekā 50 Zemes diametrus jeb 650 000 kilometrus (apmēram 400 000 jūdzes). Pateicoties šiem papildu datiem, komanda varēja secināt, ka savienošanās ar saules vēju ir jāuzlūko kā ilgstoša un vienmērīga parādība.
2002. gada 2. februāra notikums varēja būt ievērojami lielāks, taču kosmosa kuģi atdalīja ne vairāk kā 200 Zemes diametru, tāpēc tā patiesais apjoms nav zināms. Divas jaunas NASA misijas palīdzēs novērtēt šo notikumu faktisko lielumu un detalizētāk tos izpētīt. Saules zemes sauszemes attiecību novērošanas centra (STEREO) misija, kuru paredzēts uzsākt 2006. gada maijā vai jūnijā, sastāvēs no diviem kosmosa kuģiem, kas riņķo ap Sauli pretējās Zemes pusēs un ko atdala 186 miljoni jūdžu (gandrīz 300 miljoni kilometru). Viņu galvenā misija ir novērot koronālo masu izmešanu, no Saules elektriski uzlādētas gāzes miljardu tonnu izvirdumus trīs dimensijās. Tomēr kosmosa kuģis arī spēs atklāt magnētiskās atkārtotas savienošanās notikumus, kas notiek saules vējā, ar instrumentiem, kas mēra magnētiskos laukus un lādētas daļiņas. Magnetosfēras vairāku mērogu misija (MMS), kuru plānots uzsākt 2013. gadā, dažādās Zemes orbītās izmantos četrus identiskus kosmosa kuģus, lai veiktu detalizētus pētījumus par magnētiskās atkārtotas savienošanas cēloni Zemes magnetosfērā.
Oriģinālais avots: NASA ziņu izlaidums
