Исследователи из Университета Нью-Гэмпшира запечатлели сложное для наблюдения уникальное событие, связанное с «магнитным пересоединением» - процессом, при котором разреженные частицы и энергия вокруг Земли сталкиваются, вызывая быстрый, но мощный взрыв - в хвосте магнитосферы Земли., магнитная среда, которая следует за планетой.
Магнитное пересоединение остается загадкой для ученых. Они знают, что он существует, и задокументировали эффекты, которые могут иметь энергетические взрывы - искры полярных сияний и, возможно, разрушение энергосистем в случае чрезвычайно крупных событий - но они не до конца разобрались в деталях. В исследовании, опубликованном в журнале Science, ученые излагают первые взгляды на критические детали того, как этот процесс преобразования энергии работает в хвосте магнитосферы Земли.
«Это было замечательное событие», - сказал Рой Торберт из Центра космических исследований в UNH и заместитель главного исследователя многомасштабной магнитосферной миссии НАСА, или MMS. «Нам давно известно, что это происходит в двух типах режимов: асимметричном и симметричном, но симметричный процесс мы наблюдаем впервые».
Магнитное пересоединение происходит вокруг Земли каждый день из-за скручивания и повторного соединения силовых линий магнитного поля. Это происходит по-разному в разных местах, с разными эффектами. Частицы в сильно ионизированных газах, называемые плазмой, могут преобразовываться и вызывать один мощный взрыв длительностью всего в доли секунды, который может привести к сильным потокам электронов, разлетающихся со сверхзвуковой скоростью. Изображение, которое было обнаружено в рамках работы ученых над миссией MMS, имело достаточное разрешение, чтобы выявить его отличия от других режимов воссоединения вокруг планеты, таких как асимметричный процесс, обнаруженный в магнитопаузе вокруг Земли, которая находится ближе к Солнцу.
«Это важно, потому что чем больше мы знаем и понимаем об этих воссоединениях, - сказал Торберт, - тем больше мы можем подготовиться к экстремальным событиям, которые возможны в результате воссоединения вокруг Земли или где-либо во Вселенной».
Магнитное воссоединение также происходит на Солнце и во всей Вселенной - во всех случаях принудительно выбрасывая частицы и вызывая большую часть изменений, которые мы наблюдаем в динамических космических средах, - поэтому изучение этого процесса вокруг Земли также помогает нам понять воссоединение в других областях. места во Вселенной, куда космический корабль не может добраться. Чем больше мы узнаем о различных типах магнитного пересоединения, тем больше мы сможем собрать воедино то, как такие взрывы могут выглядеть где-то еще.
Для первого сообщения об асимметричном событии 16 октября 2015 г., а теперь и об этом симметричном событии 11 июля 2017 г. миссия MMS НАСА вошла в историю, пролетев через события магнитного пересоединения вблизи Земли. Четыре космических корабля MMS, запущенных с одной ракеты, находились внутри событий всего несколько секунд, но инструменты, которые помогли разработать исследователи UNH, смогли собирать данные с беспрецедентной скоростью, в сто раз быстрее, чем когда-либо прежде. В результате ученые впервые смогли отслеживать, как изменялись магнитные поля, появлялись новые электрические поля, а также скорости и направления различных заряженных частиц.