Миссия ММS (Magnetospheric Multiscale), организованная NASA, впервые с момента старта в марте 2015 года смогла зафиксировать и детально описать явление магнитного пересоединения, возникающего при взаимодействии магнитных полей Земли и Солнца. Подробнее о событии, которого астрофизики ждали почти полвека мы расскажем в нашей публикации.
Солнце рождает летящий с колоссальной скоростью поток заряженных частиц, называемый солнечным ветром. Главным образом он представлен электронами, протонами и ядрами гелия (альфа-частицами). Астрофизики полагают, что одним из механизмов, вызывающих ускорение этих частиц связан с т. н. магнитным пересоединением, происходящим в момент, когда две противоположно направленные линии магнитного поля различных доменов встречаются, разрываются и вновь соединяются друг с другом, образуя петли, расходящиеся с колоссальной скоростью. Накопленная в этот момент энергия магнитного поля переходит в кинетическую и тепловую энергию движущихся частиц, которые выстреливаются словно из катапульты.
Вышеописанный механизм магнитного пересоединения работает и при взаимодействии магнитных линий поля Земли с магнитными линиями Солнца, “сопровождающими” движение солнечного ветра на границе магнитосферы. Изучение влияния этого явления для планеты крайне важно, поскольку его последствия самым непосредственным образом сказываются на жизни всего живого. Как известно, магнитное поле Земли создает защитный барьер, препятствующий прохождению частиц солнечного ветра к поверхности планеты. Встреча космического излучения с магнитными линиями Земли на границе магнитосферы приводит к отклонению потоков частиц к полюсам планеты, вследствие чего мы наблюдаем полярные сияния и фиксируем магнитные бури. В момент магнитного пересоединения, сопровождающийся выбросом энергии и разрывом линий магнитного поля защитный эффект щита ослабляется и частицы получают возможность проникать в околоземное пространство на расстояние, которое может оказаться опасным, как для здоровья людей, так и спутников на земной орбите.
Попытки получить исчерпывающий, подтвержденный экспериментально материал, связанный с явлением магнитного пересоединения предпринимаются уже почти полвека, как в лабораторной, так и в космической плазме. И только теперь это явление удалось непосредственно наблюдать в магнитосфере Земли в рамках миссии MMS (NASA). Подробности события отражены в публикации журнала Science от 12 мая 2016 года.
Основная проблема, осложняющая фактическое обнаружение явления магнитного пересоединения связана с тем, что происходит он в ограниченной области пространства. Таким образом, для получения нужной информации перемещающиеся с большой скоростью космические зонды должны оказаться в нужное время в нужном месте. Первые практические свидетельства существования эффекта магнитного пересоединения в рамках программы MMS удалось получить в октябре 2015 года. Тогда исследовательским станциям всего за несколько секунд удалось произвести тысячи измерений, предоставивших впоследствии богатейший материал для анализа явления. С того момента зонды MMS пересекли границы земной магнитосферы более 4000 раз и зарегистрировали аналогичные фрагменты события пять раз, но полностью зафиксировать процесс магнитного пересоединения в атмосфере нашей планеты и получить столь подробную информацию о происходящем явлении миссии удалось впервые.
Астрофизики уверены: исследования магнитосферы дадут возможность понять и другие астрофизические явления, которые сопровождаются выбросом частиц, в частности, происходящие в магнетерах (нейтронные звезды с экстремально сильным магнитным полем) или те, которые сопровождают процесс образования высокоэнергичных космических частиц, прилетающих из других галактик. Множество вопросов вызывает пока и механизм образования солнечного ветра и самой солнечной активности.
Ясно, что процессы, происходящие в магнитосфере Земли, в связи с относительно низким уровнем энергии, не могут предоставить для исследователей исчерпывающей картины явлений, происходящих в галактическом пространстве в более “энергоемких” системах. Вместе с тем, магнитосфера нашей планеты предоставляет ученым уникальную возможность для экспериментов, поскольку позволяет направлять космические зонды непосредственно в область, где происходит пересоединение.
О миссии MMS
Стартовавшая в марте 2015 года программа MMS предполагает изучение информации, предоставленной четырьмя идентичными космическими аппаратами, расположенными в вершинах пирамиды на расстоянии 10 км друг от друга. На каждом из них размещено по 25 датчиков, собирающих и анализирующих данные о состоянии электромагнитного поля и поведении потоков электронов с интервалом сканирования в 30 миллисекунд. Такая частота обеспечивает беспрецедентную точность и информативность измерений за всю историю изучения явления магнитного пересоединения.
Несмотря на кардинальный прорыв, связанный с последними событиями на борту миссии, вопросов, которые еще предстоит изучить накопилось множество. Так предстоит выяснить, почему в одних случаях магнитное пересоединение имеет взрывной характер, в других протекает равномерно, а в третьих — не происходит вовсе. Очень перспективными выглядят еще не начатые исследования каплевидного хвоста земной магнитосферы, расположенного на противоположной от Солнца части полусферы планеты. Исследования, проводимые миссией на этот момент связаны с участком поля магнитосферы, формирующимся с “солнечной” стороны.
На этом всё, с вами был простой сервис для выбора сложной техники Dronk.Ru. Не забывайте подписываться на наш блог, будет ещё много интересного…
Автор: Dronk.Ru
