Мы используем cookie-файлы, чтобы получить статистику и обеспечивать вас лучшим контентом. Продолжая пользоваться нашим сайтом, вы соглашаетесь с использованием технологии cookie-файлов. Это совершенно безопасно!
Магнитное поле Земли: тайна энергии, которая исчезает

Магнитное поле Земли: тайна энергии, которая исчезает

Время прочтения:

Впервые ученые обнаружили, куда пропадает энергия из зон столкновения солнечного ветра и земного магнитного поля, чем и разгадали одну из загадок магнитосферы.

Согласно полученным результатам, в погриничной зоне магнитного поля происходит до сих пор неизвестный вид магнитного пересоединения – эксплозивный контакт между двумя линиями магнитного поля. При этом возникают фонтаны быстрых электронов, которые направляют энергию в космос, сообщили ученые в журнале Nature.

Магнитное поле Земли защищает нас от высокоэнергетических частиц, постоянно летящих от Солнца и из глубин космоса. Через такой обстрел не только возникает впечатляющее полярное сияние, оно не проходит бесследно и для магнитного защитного слоя: столкновения с магнитосферой и солнечным ветром продуцирует мощную турбулентную зону смешанных полей на границе магнитного поля ближе к Солнцу. С каждой солнечной бурей эта зона заряжается все большей энергией.

Однако очень быстро эта энергия снова исчезает – только куда и каким образом это происходит, до сих пор было тайной. Исследуя темную часть Земли, планетологи обнаружили пригодный механизм для этого – так называемое магнитное пересоединение. При этом линии магнитного поля Земли касаются и происходит эксплозивный обмен зарядами. Одновременно возникают горячие фонтаны быстрых ионов, что, как реактивные потоки, взрываются в космос – и так забирают энергию поля.

Однако в зоне турбулентности магнитосферы этой формы пересоединения нет – по крайней мере, раньше ее никогда не проявляли. Учитывая то, что магнитные поля там образуют сложные структуры из многих тонких слоев, контакты линий поля были бы очень компактными и незаметными для астрономов.

«Разрешающей способности современных измерительных зондов было недостаточно, чтобы заметить пересоединения в этих тонких слоях магнитного поля», – объяснил ведущий автор исследования Тай Фан (Tai Phan) из Калифорнийского университета в Беркли.

Но сейчас это изменилось – благодаря четырем космическим аппаратам от NASA, запущенным в рамках миссии Magnetospheric Multiscale (MMS). С 2015 года они рассекают пространство в формации, близкой к Земле, и специально предназначены для того, чтобы исследовать взрывчатые, однако кратковременные процессы пересоединения.

Каждый из аппаратов три метра величиной, восьмиугольные, они имеют на борту 25 датчиков, некоторые из них на антеннах, длиной метр. Эти инструменты могут измерять присутствие и распределение ионов и электронов с временным расширением 37,5 и 7,5 миллисекунд.

«Это в 80 и 400 раз лучшее расширение, чем все до сих пор доступные данные», – сказал ученый. Надеялись, что этого будет достаточно, чтобы выявить малые и кратковременные пересоединения в турбулентных участках магнитосферы – если они вообще есть.

И 9 декабря 2016 года четыре корабля с ММЅ заметили нечто необычное. Датчики зафиксировали внезапное краткосрочное увеличение электронов на одном из тонких слоев магнитного поля. Быстрые частицы из этого слоя выливались в противоположном направлении, как показали измерения. Эти реактивные частицы были типичными для пересоединения, сообщили ученые.

Тем не менее, вид частиц был необычным. Ведь ученые заметили лишь потоки быстрых электронов. От ионов не было и следа. Для ученых стало ясно: хотя речь идет о магнитное пересоединение, но оно совсем другого вида, чем свойственно для темной стороны магнитного поля.

«Открытие этого пересоединения, связанного только с электронами, демонстрирует: эти процессы на участках с меньшими слоями магнитного поля функционируют по-разному», – сказал Фан с коллегами.

Важно, что так ученые обнаружили, куда исчезает энергия из зон турбулентности нашей магнитосферы: магнитная энергия высвобождается фонтанами электронов в процессе магнитного пересоединения и распределяется в космосе.

«Наши результаты поддерживают предположение, что пересоединение играет важную роль в рассеивание энергии», – констатировали ученые. Новые данные позволяют также выяснить основания энергетического рассеивания в других турбулентных системах. Ведь подобные зоны турбулентности существуют и на Солнце, и в межзвездной среде, в остатках сверхновых и в жидком внешнем ядре Земли.

Прокомментируйте
наверх