Аппараты ESA и NASA впервые измерили турбулентность магнитосферы Земли
Впервые ученые подсчитали, сколько энергии передается в магнитосхеме - граничной области между солнечным ветром и магнитным пузырем, защищающим нашу планету. Основываясь на данных, собранных миссиями ESA Cluster и NASA THEMIS в течение нескольких лет, исследование показало, что турбулентность является ключом, что делает этот процесс в сто раз более эффективным, чем в солнечном ветре.
Планеты Солнечной системы, включая Землю, омываются солнечным ветром - сверхзвуковым потоком высокоэнергетических заряженных частиц, неумолимо выпущенных Солнцем. Наша планета и еще несколько других выделяются в этом всепроникающем потоке частиц: это планеты, у которых есть собственное магнитное поле, и поэтому представляют собой препятствие для мощной силы солнечного ветра. Именно взаимодействие между магнитным полем Земли и солнечным ветром создает сложную структуру магнитосферы, защитный пузырь, который защищает нашу планету от подавляющего большинства частиц солнечного ветра.
Плазма магнитосферы более турбулентна, чем солнечный ветер. Это обстоятельство существенно осложнило исследования, и ученые только в последние годы разработали теоретические рамки для изучения физических процессов, происходящих в такой среде.
Лина с коллегами изучили обширный объем данных, собранных в 2007 - 2011 годах четырьмя космическими аппаратами кластера ESA и двумя из пяти космических аппаратов миссий THEMIS НАСА, пролетающих сквозь магнитную среду Земли. Благодаря полученным данным, ученые обнаружили, что плотность и магнитные флуктуации, вызванные турбулентностью в магнитосфере, усиливают скорость, с которой энергия каскадов от больших до малых масштабов растет приблизительно в сто раз по сравнению с тем, что наблюдается в солнечном ветре.
Ученые с нетерпением ждут сравнения своих результатов с измерениями плазмы, окружающей другие планеты Солнечной системы, с собственным магнитным полем. Например, с помощью миссии NASA Juno, которая находиться в настоящее время на орбите Юпитера, а также будущего исследователя Юпитера Icy Moons Explorer от ESA и миссии JAXA BepiColombo в Mercury, которую в ESA планируют запустить в этом году.
Планеты Солнечной системы, включая Землю, омываются солнечным ветром - сверхзвуковым потоком высокоэнергетических заряженных частиц, неумолимо выпущенных Солнцем. Наша планета и еще несколько других выделяются в этом всепроникающем потоке частиц: это планеты, у которых есть собственное магнитное поле, и поэтому представляют собой препятствие для мощной силы солнечного ветра. Именно взаимодействие между магнитным полем Земли и солнечным ветром создает сложную структуру магнитосферы, защитный пузырь, который защищает нашу планету от подавляющего большинства частиц солнечного ветра.
«Чтобы узнать, как энергия передается от солнечного ветра в магнитосферу, нам нужно понять, что происходит в магнитосхеме - «серой зоне» между ними, - говорит Лина Зафер Хадид из Шведского института космической физики в Уппсале, Швеция.
Плазма магнитосферы более турбулентна, чем солнечный ветер. Это обстоятельство существенно осложнило исследования, и ученые только в последние годы разработали теоретические рамки для изучения физических процессов, происходящих в такой среде.
Лина с коллегами изучили обширный объем данных, собранных в 2007 - 2011 годах четырьмя космическими аппаратами кластера ESA и двумя из пяти космических аппаратов миссий THEMIS НАСА, пролетающих сквозь магнитную среду Земли. Благодаря полученным данным, ученые обнаружили, что плотность и магнитные флуктуации, вызванные турбулентностью в магнитосфере, усиливают скорость, с которой энергия каскадов от больших до малых масштабов растет приблизительно в сто раз по сравнению с тем, что наблюдается в солнечном ветре.
Ученые с нетерпением ждут сравнения своих результатов с измерениями плазмы, окружающей другие планеты Солнечной системы, с собственным магнитным полем. Например, с помощью миссии NASA Juno, которая находиться в настоящее время на орбите Юпитера, а также будущего исследователя Юпитера Icy Moons Explorer от ESA и миссии JAXA BepiColombo в Mercury, которую в ESA планируют запустить в этом году.
«Очень интересно, что исследование, основанное на нескольких годах данных кластеров, нашло ключ к решению важного, долгого нерешенного вопроса в физике плазмы», - говорит Филипп Эскубе, специалист по кластерным проектам ESA.
