Исследователям впервые удалось найти подтверждение, куда девается энергии из зоны столкновения солнечного ветра с магнитным полем Земли. И это можно считать решением одной из загадок магнитосферы. Новые данные показывают, что в пограничной зоне магнитного поля происходит несколько необычный вид реконнексии – взрывной контакт между двумя линиями магнитного поля. При этом возникают целые фонтаны быстрых электронов, отводящих энергию в космос, о чем ученые и написали в журнале Nature.
Магнитное поле земли защищает нас в качестве экрана от активных и жестких частиц, которые постоянно льются на Землю как с Солнца, так и из глубин космоса. Такая бомбардировка ведет не только к появлению полярных сияний – она не проходит бесследно и для защитного магнитного поля Земли. Столкновение магнитосферы и солнечного ветра создает экстремально турбулентную зону запутанных полей на той стороне магнитного поля, которое повернуто к Солнцу. И каждая солнечная буря заряжает эту зону еще большим количеством энергии.
Куда исчезает энергия?
Но эта энергия каким-то образом снова улетучивалась. Но куда она исчезает и как это происходит, до сих пор оставалось загадкой. По более спокойной ночной стороне Земли планетологам известен механизм, которые теоретически связывали с исследуемым явлением. Называется он реконнексия (переподключение). При этом силовые линии в магнитном хвосте Земли соприкасаются друг с другом, вследствие чего происходит взрывной обмен зарядами. Одновременно возникают горячие фонтаны быстрых ионов, которые выстреливают в виде струй плазмы в космос, отводя таким образом энергию поля.
Но в зоне турбулентности магнитосферы такая форма реконнексии не встречалась – подтвердить ее там не удавалось. Так как магнитные поля образуют там комплексные структуры из многочисленных тонких слоев, контакты силовых линий определить было слишком сложно. «Разрешение предыдущих измерительных зондов было недостаточным, чтобы выявить реконнексии в таких тонких слоях магнитных полей», - говорит Таи Фан из Калифорнийского университета в Беркли.
Измерительные зонды в четырех формациях
Но теперь ситуация кардинально изменилась – благодаря четырем зондам NASA в рамках миссии Magnetospheric Multiscale (MMS). С 2015 года они «строем» кружат вокруг Земли, выполняя свою основную задачу, для который и были созданы: исследуют взрывные краткосрочные процессы реконнексии. Каждый из трехметровых восьмиугольных зондов несет на себе по 25 сенсоров, причем часть из них установлена на антеннах, длиной несколько метров.
При этом важной их характеристикой является то, что измерительные инструменты обеспечивают точность и учет распределения ионов и электронов с временным разрешением в 37,5 и 7,5 миллисекунд. «Такое разрешение, соответственно, в 80 и в 400 раз лучше, чем в данных, доступных до сих пор», - говорят исследователи. Таким образом, надеются они, сенсоры обеспечат достаточную скорость, чтобы заметить и подтвердить мельчайшие и экстремально краткосрочные реконнексии на турбулентной «солнечной» стороне магнитосферы Земли, когда эти явления там будут происходить.
Быстрые фонтаны электронов
И действительно: 9 декабря 2016 года четыре зонда MMS сумели зарегистрировать нечто необычное. Сенсоры зафиксировали резкий краткосрочный всплеск электронов на одном из тонких слоях магнитного поля. Быстрые частицы выстреливали их этого слоя точно в противоположных направлениях, что и показали данные измерений. И, как сообщают ученые, эти струи частиц оказались типичными именно для реконнексии.
Подписывайтесь на наш канал и ставьте лайки... Советуем также почитать:
15 мая 2018 года с нашей планетой сблизится крупный астероид 2010 WC9