Группа искусственных спутников «Кластер» обнаруживает пробоины в магнитном поле Земли

Группа искусственных спутников Европейского космического агентства (ESA - European Space Agency), получившая, соответственно, название «Кластер», дает новое представление о положении и протяженности этих разрывов в магнитном щите Земли и наглядно показывает, что в то время, когда наша атмосфера надежно защищает нас, очевидные результаты влияния этих пробоин обнаруживаются в самых верхних слоях атмосферы и в области космического пространства, окружающего Землю, где спутники вращаются по орбите.

В этом исследовании сообщается о наблюдениях за трещинами на обращенной к Солнцу стороне магнитного щита Земли - дневной стороне магнитопаузы. К счастью, эти трещины не подвергают земную поверхность опасности воздействия солнечного ветра; наша атмосфера защищает нас. А вот верхние слои атмосферы подвергаются воздействию.

Доминирующий физический процесс, вызывающий появление этих трещин, известен как магнитное перезамыкание, процесс, посредством которого в результате перекрытия магнитных силовых линий из разных магнитных доменов происходит их перезамыкание: закрытый магнитный щит открывается. Магнитное перезамыкание представляет собой физический процесс, действующий во всей Вселенной, начиная с формирования звезд и солнечных вспышек и заканчивая экспериментальными термоядерными реакторами на Земле. Однако остаются неясными условия, в которых происходит это явление, и его продолжительность.

Что известно, так это то, что магнитное перезамыкание приводит к смешиванию разделенных до этого плазм, когда, например, плазма солнечного ветра проникает в магнитосферу. В данном случае два магнитных домена – это внутреннее магнитное поле Земли и межпланетное магнитное поле (IMF). (Солнечный ветер состоит не только из солнечных частиц (главным образом, протонов и электронов), он также служит носителем магнитного поля Солнца. За пределами межпланетного пространства таким полем является межпланетное магнитное поле(IMF).

В течение более чем 700,000 лет ориентация земного магнитного поля с Юга на Север была достаточно устойчивой. В противоположность этому, ориентация IMF является крайне изменчивой, с полной инверсией, зачастую наблюдаемой на временной шкале в протокольных записях.

Перезамыкание между IMF и магнитным полем Земли критически зависит от угла между этими полями. Специалисты в области физики космического пространства провели различие между перезамыканием, когда оба поля направлены противоположно или антипараллельно, и компонентным перезамыканием, когда IMF направлено по отношению к земному магнитному полю ни параллельно, ни антипараллельно. Это различие имеет очень важное значение, поскольку компонентное и антипараллельное перезамыкание имеют различные характеристики нарастания и приводят к различной протяженности трещин в магнитном щите. Различие между этими двумя типами магнитного перезамыкания в течение многих лет является предметом горячих дискуссий среди ученых, занимающихся изучением космического пространства.

Положение спутниковой группировки «Кластер» и искусственного спутника «Двойная звезда TC-1» относительно магнитопаузы 25 февраля 2005 года. Синими линиями изображены силовые магнитные линии, относящиеся к магнитному полю Земли. Элементы конструкции космического летательного аппарата увеличены в 5 раз.

Впервые четыре космических аппарата, совершающих групповой полет (миссия ЕКА «Кластер»), предоставили однозначное доказательство высокоширотного антипараллельного перезамыкания на дневной стороне магнитопаузы, которое происходило квазисинхронно с низкоширотным компонентным перезамыканием, обнаруженным китайско-европейским спутником «Двойная звезда TC-1». TC-1 и группировка «Кластер» (с космическим аппаратом «Кластер», который удален примерно на 2000 км), находятся друг от друга на расстоянии более 30,000 км (смотрите ниже). Объемное изображение перезамыкания, которое определено с помощью повторного взятия проб в области ионной диффузии и связанных с ней магнитных нулевых полей (то есть в самом сердце процесса перезамыкания).

"Эти наблюдения подтверждают представление о том, что оба перезамыкания, антипараллельное и компонентное, происходят на дневной стороне магнитопаузы, в одних и тех же условиях IMF, причем оба явления могут быть локальными характерными признаками глобальной картины перезамыкания", - говорит профессор Малькольм Дунлоп (Malcolm Dunlop) из Аплтонской лаборатории Резерфорда, Дидкот, Соединенное Королевство.

"Этот замечательный комплект наблюдений показывает, что магнитное перезамыкание на магнитопаузе не такое простое явление, как это описывается в учебных пособиях! Он также убеждает в необходимости изучения процесса магнитного перезамыкания с одновременным применением многократного масштабирования"-, говорит Мэт Тэйлор (Matt Taylor), исполняющий обязанности научного сотрудника программы «Кластер» в Европейском космическом агентстве.

Источник: Новости астрономии от NASA на руcском языке

Отзывы и комментарии