Graafik, mis tähistab NASA ACE ja Windi ning ESA kosmoseaparaadi Cluster päikese käes olevaid osakesi. Pildikrediit: UC Berkeley Pilt suuremalt
NASA ja Euroopa Kosmoseagentuuri kosmose- ja ilmaproovide laevastik täheldas Päikese ja Maa vahel päikesetuules tohutult elektrilaenguga osakesi. Juga, mis on vähemalt 200 korda laiem kui Maa, toideti magnetvälja kokkupõrgete abil protsessis, mida nimetatakse magnetiliseks taasühenduseks.
magnetiline taasühendamine päikesetuules
Need joad on looduslike osakeste kiirendite tagajärg, mis käärib kõike, mis Maa peal ehitatud. Teadlased ehitavad Maal miili pikkuseid osakeste kiirendeid, et purustada aatomid koos, et mõista füüsika põhiseadusi.
Sarnased taasühendusega jõul töötavad joad esinevad Maa magnetkilbis, tekitades efekte, mis võivad keelata kosmoselaevade orbiidil orbiidid ja põhjustada meie planeedil tugevaid magnettorme, häirides mõnikord elektrijaamu.
Äsja avastatud planeetidevahelised joad on palju suuremad kui need, mis esinevad Maa magnetkilbis. Uus vaatlus on esimene otsene mõõtmine, mis näitab, et magnetiline taasühendamine võib toimuda tohututel skaaladel.
Magnetühenduse mõistmine on põhiline, et mõista plahvatusohtlikke nähtusi kogu universumis, nagu näiteks päikesekiirgused (miljardi megatonni plahvatused Päikese atmosfääris), gammakiirguspursked (eksootiliste tähtede intensiivne kiirguspuhang) ja tuumasüntees laboris. Nii nagu liiga kaugele keerates võib kummiriba ootamatult klõpsata, on magnetiline taasühendamine loomulik protsess, mille käigus stressis oleva magnetvälja energia vabaneb kuju muutudes kiirendades osakesi (ioone ja elektrone).
"Ainult Päikese ja Maa vahelise kosmoselaeva nagu ACE, Wind ja Cluster koordineeritud mõõtmiste abil saame kosmosekeskkonda uurida enneolematu detaili ja kolmemõõtmeliselt," ütleb tulemuste juhtiv autor dr Tai Phan California ülikoolist , Berkeley. "Maa lähedal asuv kosmosekeskkond on ainus looduslik laboratoorium, kus saame teha otseseid mõõtmisi kogu universumis esinevate plahvatusohtlike magnetiliste nähtuste füüsikast." Phani artikkel ilmub kaanepildina ajakirjas Nature 12. jaanuaril.
Päikesetuul on elektrilaenguga (ioniseeritud) gaasi lahjendatud voog, mis puhub pidevalt Päikesest. Kuna päikesetuul on elektrilaenguga, kannab see endaga päikese magnetvälju. Päikese eri kohtadest tekkiv päikesetuul kannab eri suundadesse suunatud magnetvälju. Päikesetuule magnetiline taasühendamine toimub siis, kui vastassuunas suunatud magnetvälja "lehed" kokku pressitakse. Seejuures ühendavad lehed X-kujulise ristlõike, mis seejärel hävitatakse või purustatakse, moodustades uue magnetilise joone geomeetria. Erineva magnetilise geomeetria loomisel tekivad laialdased osakeste joad, mis voolab uuestiühenduskohast eemale.
Kuni viimase ajani oli magnetilist taasühendamist peamiselt Maa magnetosfääris - Maad ümbritsevas looduslikus magnetkilbis. See koosneb meie planeedi genereeritud magnetvälja joontest ja kaitseb meid laetud osakeste pideva voolu eest, mis moodustavad päikesetuule, suunates neid ümber. Kui aga päikesetuule poolt kantavad planeedidevahelised magnetvälja read on Maa magnetvälja joontega vastupidises orientatsioonis, käivitub taasühendus ja päikeseenergia võib läbi Maa kaitsekilbi murda.
Mõned varasemad Maa magnetosfääris mõõdetud taasühendamise sündmused näitasid, et nähtus oli oma olemuselt juhuslik ja laiguline, ulatudes kuni mõnikümmend tuhandet kilomeetrit (miili). Kuid "see avastus lahendab pikaajalise arutelu selle üle, kas taasühendamine on olemuselt laiguline või kas see võib toimida kõigis kosmose ulatuslikes piirkondades", ütles dr Jack Gosling Colorado ülikoolist, kaasautor paberil ja kosmoseühenduse uurimise pioneer.
Laiem pilt magnetilisest taasühendamisest tekkis, kui kuus kosmoselaeva? neli Euroopa Kosmoseagentuuri klastri kosmoselaeva ning NASA täiustatud kompositsiooni uurija (ACE) ja tuulesondid? lendasid päikese tuules väljaspool Maa magnetosfääri 2. veebruaril 2002 ja tegid võimaluse avastada. Umbes kahe ja poole tunni pikkuse ajavahemiku jooksul vaatasid kõik kosmoseaparaadid järjestikku vähemalt 2,5 miljoni kilomeetri laiust (umbes 1,5 miljonit miili või ligi 200 Maa läbimõõtu) tohutut reaktiivosakeste voogu, mille põhjustas kõigi aegade suurim taasühendamise sündmus. mõõdetakse otse.
"Kui täheldatud taasühendamine oleks laiguline, poleks üks või mitu kosmoseaparaati tõenäoliselt sattunud kiirenenud osakeste voogu," ütles Phan. "Lisaks oleks laigulised ja juhuslikud taasühendamise sündmused andnud tulemuseks, et erinevad kosmoseaparaadid tuvastaksid eri suundades suunatud reaktiivlennukid, kuid see polnud nii."
Kuna kosmoselaev tuvastas reaktiivlennukit rohkem kui kahe tunni jooksul, pidi ühendus olema vähemalt ühtlane vähemalt sama aja jooksul. Veel 27 suuremahulist taasühendamise sündmust? koos nendega seotud düüsidega - tuvastati ACE ja Tuule poolt, millest neli pikendasid enam kui 50 Maa läbimõõtu ehk 650 000 kilomeetrit (umbes 400 000 miili). Tänu nendele lisaandmetele võis meeskond järeldada, et päikesetuules taasühendamist tuleb vaadelda kui laiendatud ja ühtlast nähtust.
2. veebruari 2002. aasta sündmus oleks võinud olla märkimisväärselt suurem, kuid kosmoseaparaate eraldas kõige rohkem 200 Maa läbimõõtu, seega pole selle tegelik ulatus teada. Kaks uut NASA missiooni aitavad hinnata nende sündmuste tegelikku suurust ja uurida neid üksikasjalikumalt. Maapealsete suhete vaatluskeskuse (STEREO) missioon, mis plaanitakse käivitada 2006. aasta mais või juunis, koosneb kahest Päikese tiirlevast kosmoseaparaadist Maa vastaskülgedel, mida eraldab 186 miljonit miili (peaaegu 300 miljonit kilomeetrit). Nende peamine ülesanne on jälgida kolmes mõõtmes koronaalseid ejektsioone, Päikeselt elektrilaenguga gaasi miljardit tonni purskeid. Kuid kosmoselaev suudab tuvastada ka päikesetuules toimuvaid magnetilise taasühendamise sündmusi instrumentidega, mis mõõdavad magnetvälju ja laetud osakesi. 2013. aastal kavandatud kosmosemagnetosfääri mitme skaala missioon (MMS) kasutab erinevatel Maa orbiitidel nelja identset kosmoseaparaati, et viia Maa magnetosfääris läbi magnetilise taasühendamise põhjuse üksikasjalikud uuringud.
Algne allikas: NASA pressiteade
