Огромные кольца электрически заряженных частиц окружают Землю и другие планеты. Теперь группа ученых завершила исследование волн, которые проходят через эту магнитную, электрически заряженную среду, известную как магнитосфера, что углубило понимание региона и его взаимодействия с нашей собственной планетой, а также открыло новые способы изучения других планет по всему миру. галактика.
Ученые под руководством Ын-Хва Кима, физика из Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL) Министерства энергетики США, исследовали тип волны, которая проходит через магнитосферу. Эти волны, называемые электромагнитными ионно-циклотронными (ЭМИЦ) волнами, показывают, помимо прочего, температуру и плотность частиц плазмы в магнитосфере.
«Волны - это своего рода сигнал от плазмы», - сказал Ким, ведущий автор статьи, в которой сообщается об открытиях в JGR Space Physics. «Поэтому волны ЭМИЦ можно использовать в качестве диагностических инструментов для выявления некоторых характеристик плазмы».
Ким и исследователи из Университета Эндрюса в Мичигане и Университета Кён Хи в Южной Корее сосредоточили свои исследования на преобразовании мод, то есть на том, как формируются некоторые ЭМИ-волны. Во время этого процесса другие волны, которые сжимаются в направлении, в котором они движутся из космоса, сталкиваются с магнитосферой Земли и вызывают образование ЭМИЦ-волн, которые затем удаляются под определенным углом и поляризацией - направлением, в котором вибрируют все световые волны..
Используя компьютеры PPPL, ученые провели моделирование, показывающее, что эти преобразованные моды ЭМИЦ-волны могут распространяться через магнитосферу вдоль силовых линий магнитного поля под нормальным углом, который составляет менее 90 градусов, по отношению к границе области с пространство. Знание таких характеристик позволяет физикам идентифицировать ЭМИЦ волны и собирать информацию о магнитосфере с ограниченной исходной информацией.
Лучшее понимание магнитосферы могло бы предоставить подробную информацию о том, как Земля и другие планеты взаимодействуют с космической средой. Например, волны могут позволить ученым определить плотность таких элементов, как гелий и кислород в магнитосфере, а также узнать больше о потоке заряженных частиц от Солнца, который создает северное сияние.
Кроме того, инженеры используют волны, похожие на волны ЭМИ, для нагрева плазмы в устройствах магнитного синтеза в форме пончика, известных как токамаки. Таким образом, изучение поведения волн в магнитосфере может углубить понимание создания термоядерной энергии, которая происходит, когда частицы плазмы сталкиваются, образуя более тяжелые частицы. Ученые всего мира стремятся воспроизвести термоядерный синтез на Земле, чтобы получить практически неиссякаемый источник энергии для выработки электроэнергии.
Таким образом, Знание волн EMIC может обеспечить широкий спектр преимуществ. «Мы очень хотим понять магнитосферу и то, как она влияет на влияние космической погоды на нашу планету», - сказал Ким. «Возможность использовать волны EMIC для диагностики была бы очень полезной».
Это исследование было размещено в Интернете в апреле 2019 г., а окончательная онлайн-публикация состоялась 17 мая 2019 г.