Ескіз різних областей магнітосфери Землі. Натисніть, щоб збільшити
Космічний корабель кластера ESA виявився в потрібному місці в потрібний час, коли він пролетів через область магнітного поля Землі, яке прискорює електрони до приблизно 1/100-ї швидкості світла. Область називається областю електронної дифузії; межа між товщиною декількох кілометрів між магнітним полем Землі та Сонцем. Протягом години космічний корабель був занурений у область дифузії електронів, оскільки сонячний вітер змушував цей шар рухатися туди-сюди.
Супутники кластера ESA пролітали через області магнітного поля Землі, які прискорюють електрони приблизно до сотої швидкості світла. Спостереження представляють вчених Кластеру вперше виявлення цих подій і дають їм ознайомитися з деталями універсального процесу, відомого як магнітне відновлення.
25 січня 2005 року чотири космічні кораблі Кластера опинилися в потрібному місці в потрібний час: область космосу, відома як область дифузії електронів. Це межа товщиною лише в кілька кілометрів, яка виникає на висоті приблизно 60 000 кілометрів над земною поверхнею. Він позначає межу між магнітним полем Землі та полем Сонця. Магнітне поле Сонця переноситься на Землю вітром електрично заряджених частинок, відомих як сонячний вітер.
Область дифузії електронів подібна до електричного вимикача. Коли вона перевернута, вона використовує енергію, що зберігається в магнітних полях Сонця та Землі для нагрівання електрично заряджених частинок, що знаходяться поблизу, з великими швидкостями. Таким чином він ініціює процес, який може призвести до створення на Землі полярної полярності, де швидкоплинні заряджені частинки стикаються з атмосферними атомами і змушують їх світитися.
Існує також більш зловісна сторона областей дифузії електронів. Прискорені частинки можуть пошкодити супутники, стикаючись з ними і спричиняючи накопичення електричних зарядів. Ці коротке замикання і руйнують чутливе обладнання.
Дев'ятнадцять разів за одну годину квартет Кластера потрапив у область дифузії електронів. Це було через те, що сонячний вітер буферизував прикордонний шар, внаслідок чого він рухався туди-сюди. Кожне перетинання області дифузії електронів тривало всього 10-20 мілісекунд для кожного космічного корабля, і все ж унікальний прилад, відомий як інструмент дрейфування електронів (EDI), був досить швидким для вимірювання прискорених електронів.
Спостереження є важливим, оскільки воно забезпечує найбільш повні вимірювання області дифузії електронів. «Навіть найкращі комп'ютери у світі не можуть імітувати області дифузії електронів; вони просто не мають обчислювальної сили для цього ", - каже Форрест Мозер, Каліфорнійський університет, Берклі, який керував розслідуванням даних кластеру.
Дані дадуть неоціненну інформацію про процес магнітного відновлення. Явище трапляється у всій Всесвіті на багатьох різних масштабах, де б не було заплутаних магнітних полів. У цих складних ситуаціях магнітні поля періодично руйнуються в більш стійкі конфігурації. Це повторне з'єднання і вивільняє енергію через області дифузії електронів. На Сонці магнітне відновлення заганяє сонячні спалахи, які періодично вивільняють величезні кількості енергії над сонячними плямами.
Ця робота також може мати важливе значення для вирішення енергетичних потреб на Землі. Фізики-ядерники, які намагаються створити генератори синтезу, намагаються створити стабільні магнітні поля в своїх реакторах, але зазнають подій відновлення з'єднання, які руйнують їх конфігурацію. Якщо процес відновлення можливо зрозуміти, можливо, стануть зрозумілими способи його запобігання в ядерних реакторах.
Однак це все ще лежить у майбутньому. "Нам потрібно зробити набагато більше науки, перш ніж ми повністю зрозуміємо відновлення", - каже Мозер, мета якої зараз - зрозуміти, які умови сонячного вітру викликають події повторного з'єднання та пов'язані з ними області дифузії електронів, що їх бачив Кластер.
Оригінальне джерело: Портал ESA
