Сегодня мы живем в спокойном гелиоцентрическом мире. Все началось в космосе в период с 1957 по 1958 года, когда США и СССР начали энергичную конкуренцию за проведение в космосе "умных" экспериментов.
Там были обнаружены интересные явления, такие как радиационные пояса и плазмы, чье бурное поведение порождает их, движимые сверхзвуковым взрывом, исходящим от Солнца.
Вскоре ученые выяснили, что движущаяся плазма порождает электромагнитные поля, которые ускоряют несколько частиц до огромных энергий, но хотя сейчас у нас есть теории, мы все еще не знаем точно, как это работает.
Одной из важных тенденций был устойчивый прогресс в оценке протяженности материала Земли, от собственно ионосферы до плазмосферы, до аврорального плазменного фонтана и до четвертой (плазменной) геосферы, которая, как теперь известно, простирается до магнитопаузы, поскольку земной материал аблируется солнечным ветром, расширяется, заполняя магнитосферу, и уносится вниз по течению солнечным ветром.
Атмосфера
С тех пор как классические ученые определили состояния материи, стало ясно, что эти формы стратифицированы гравитацией и их физическими свойствами, особенно плотностью, а также прочностью на сжатие и сдвиг или твердостью.
В своей основополагающей истории космической эры небес и Земли Уолтер Макдугалл начинает с того, что прыжок человечества в атмосферу и космос был действительно “гигантским шагом для человечества”. Жизнь, возможно, началась в полутвердых глинах, но она расцвела в океанах, а затем поднялась обратно на сушу, что привело к эволюции всех млекопитающих и даже некоторых, которые вернулись в море.
Единственный вид, совершивший прыжок в космос, остается сухопутным жителем, хотя можно сказать, что амфибийные тенденции проявляются в стиле возвращения на Землю, практикуемом космической программой США!
Как известно, этот прыжок в космос был связан с политикой "холодной войны". Она проистекала из соперничества между человеческими идеями, основанными на предполагаемых защитных преимуществах. И это вынудило США принять централизованные государственные методы развития науки и техники, которые были противны многим американцам в то время и которых спорят в США и сейчас.
НАСА явно обязаны своим существованием вызову, который был поставлен советскими и российскими космическими амбициями, которые могли быть решены только конкурентом мирового класса с организацией необходимого размера и сложности управления, поддерживаемой государственным финансированием.
Это соревнование подтолкнуло человечество к величайшему прыжку всех времен в космос. К счастью, ранний этап уже пройден, и мы перешли к сотрудничеству между многими странами.
Когда началась космическая эра, люди уже думали об астрономии Солнечной системы, используя комбинацию теории и дистанционного зондирования, в основном используя оптические телескопы.
Теория солнечного ветра была спорной в деталях, но было мало сомнений в том, что какой-то солнечный ветер присутствовал за пределами магнитосферы Земли; главным образом стоял вопрос о его скорости и интенсивности. В то же время представления об ионосфере Земли находились в состоянии некоторого смятения.
Первоначально проводились прямые измерения плотности, расхода и температуры плазмы, ограниченные по охвату, но эффективные для подтверждения выводов, сделанных с помощью дистанционного зондирования.
В последнее время были разработаны различные методы дистанционного зондирования плазмы с космических платформ, примером чего является миссия НАСА по созданию изображений. Несмотря на этот Новый век прямых космических измерений, дистанционное зондирование, как с земли, так и в космосе остается важным методом для достижения глобальной перспективы.
Дистанционное и прямое зондирование в настоящее время являются сильными партнерами в изучении космической плазменной погоды.
Ионосфера
В 1959 году СССР запустил две ракеты "Лунник" к Луне, чтобы продемонстрировать мощь своих ракетных двигателей. Одна из этих ракет несла плазменный анализатор.
Ответственный ученый Константин Грингауз обнаружил, что плотность до нескольких сотен кубических сантиметров действительно выходит за пределы высоты 15 000 км, но его результаты были дисконтированы в научных кругах СССР.
Параллельно с развитием космических полетов Стэнфордским университетом на западном побережье США была создана сеть станций записи «Свистунов».
Аспирант Дон Карпентер обнаружил явные доказательства того, что ионосферная плазма действительно простирается, по крайней мере, до относительно резкой границы.
Затем в 1963 году, вскоре после Кубинского ракетного кризиса, Карпентер отправился на научную конференцию в Токио, где встретился с Грингаузом. Там они сравнили записи и с радостью обнаружили, что их результаты согласуются и, следовательно, дают реальное обоснование протяженности ионосферы.
Ученые на совещании, и в СССР, и в США всех убедили, что существует много общего между техникой дистанционного зондирования и непосредственным измерением в космосе.
Плазмосфера и ее достаточно четко очерченная граница примерно в 3-5 земных радиусов (вскоре получившая название плазмопауза, или "Плотницкое колено") стала устоявшейся особенностью геокосмической среды.
По существу, плазмосфера была восходящим, легким ионным расширением ионосферы. Наличие относительно резкой внешней границы объяснялось идеями о циркуляции магнитосферной плазмы, которые были разработаны Нисидой и Брайсом в 1967 году.
Плазмосферные шлейфы
Поскольку представление о верхней ионосфере и плазмосфере развивалось в 70-х годах, Гребовский разработал модель плазмосферы, которая реалистично сочетала глобальную магнитосферную циркуляцию с ионосферными потоками легких ионов.
Модель рассчитала реакцию системы на изменения силы глобальной циркуляции, с потоком солнечного потока через внутреннюю магнитосферу, обусловленную комбинацией переподключения дневной и темной сторон (цикл Данги).
Эта модель показала ожидаемую форму "плазмосферных шлейфов", которые, как было предсказано, разрушат внешнюю плазмосферу, уменьшив ее в размерах, и транспортируют удаленную плазму к дневной магнитопаузе, где она войдет в пограничные слои магнитосферы как на высоких, так и на низких широтах.
