Враження художника від мікротурбулентності, яку бачив Кластер. Кредит зображення: ESA Натисніть, щоб збільшити
Завдяки вимірюванням кластерної місії ESA, команда європейських вчених визначила «мікро-» прилади в магнітосфері Землі.
Такої маломасштабної вихрової турбулентності, існування якої передбачувалося за допомогою математичних моделей, раніше в космосі не спостерігалося. Результати стосуються не тільки космічної фізики, але й для інших застосувань, таких як дослідження ядерного синтезу.
9 березня 2002 р. Чотири супутники кластера, що пролітали в чотиригранному утворенні на відстані 100 кілометрів один від одного, перетинали північний магнітний сплеск? коли вони зробили своє відкриття. Магнітні сплески - це ділянки над магнітними полюсами, де лінії магнітного поля, що оточують Землю, утворюють магнітну воронку.
Магнітні сплески - це дві важливі області земної магнітосфери, де сонячний вітер? - постійний потік заряджених частинок, що утворюється Сонцем, що перетинає всю Сонячну систему, - може безпосередньо отримувати доступ до верхнього шару земної атмосфери (іоносфери).
Велика кількість плазми (газу заряджених частинок) і енергії транспортуються через ці та інші «доступні»? регіонів, щоб проникнути в магнітосферу - природний захисний щит Землі. Лише менше одного відсотка всієї енергії, що переноситься сонячним вітром і потрапляє на магнітосферу Землі, насправді вдається проникнути через неї, але вона все ще може мати значний вплив на земні системи, як-от телекомунікаційні мережі та лінії електропередач.
Сонячний матеріал, який прокрадається, породжує турбулентність у плазмі, що оточує Землю, подібно до рідини, але з більш складними силами. Така турбулентність виникає, наприклад, в районах переходу між шарами плазми різної щільності та температури, але механізми її утворення ще не зовсім зрозумілі.
Турбулентність існує в різних масштабах, від декількох тисяч до кількох кілометрів поперек. З in situ? Багатоточковим? За даними вимірювань, чотири супутники кластера повідомили у 2004 році про існування масштабної турбулентності - вихори шириною до 40 000 кілометрів на боці магнітопаузи? (прикордонний шар, що відокремлює магнітосферу від вільного простору). Нове відкриття? Мікро? турбулентність, з вихорами всього 100 кілометрів, є першим у дослідженні плазми навколо Землі.
Кластер: безпрецедентний діагностичний інструмент
Таке відкриття є дуже актуальним. Наприклад, це дозволяє вченим почати пов'язувати дрібні і масштабні турбулентності, а також починати розпитувати, як вона насправді формується і які зв’язки. Наприклад, які основні механізми руху та формування турбулентності? Наскільки вихори сприяють транспортуванню маси та енергії через прикордонні шари? Чи потрібні невеликі вихори для створення великих? Або, з іншого боку, чи великі вихори розсіюють свою енергію і створюють каскад менших?
Намагаючись відповісти на ці запитання, Кластер - це безпрецедентний діагностичний інструмент для першої тривимірної карти навколоземного середовища, її винятковість надає одночасне спостереження багатокосмічних кораблів. Кластер революціонізує наше розуміння способів та механізмів, за допомогою яких сонячна активність впливає на Землю.
Крім того, дослідження кластерного турбулентності в плазмі Землі з динамікою та енергією, що бере участь, сприяє просуванню фундаментальних теорій плазми. Це важливо не тільки в астрофізиці, але й у розумінні та поводженні з плазмою в лабораторіях, враховуючи високі енергії. Це особливо актуально для досліджень ядерного синтезу.
Наприклад, дані кластеру доповнюють дослідження фізики плазми в міжнародному проекті ІТЕР, експериментальному кроці за участю декількох науково-дослідних інститутів у всьому світі для завтрашніх електростанцій, що виробляють електроенергію. У цьому відношенні, досліджуючи магнітосферу, Кластер має вільний доступ до єдиної відкритої - природної лабораторії? для вивчення фізики плазми.
Оригінальне джерело: Портал ESA
