Получены новые данные о взаимодействии между магнитным полем Земли и сверхзвуковыми частицами Солнца
Хотя магнитное поле Земли защищает нас от солнечного ветра и космической погоды, оно не всегда обеспечивает полную защиту. Исследователи обнаружили новый механизм в космической среде Земли, который может позволить солнечным частицам проскользнуть через первую линию обороны планеты.
Постоянное взаимодействие между магнитным полем Земли и сверхзвуковыми частицами Солнца иногда приводит к образованию мелкомасштабных плазменных струй, которые могут ослабить защиту барьера от эффектов космической погоды, которые не только создают великолепные авроры, но и могут привести к нарушению энергосистем и спутниковой связи.
В публикации в журнале Nature Communications исследователи из Королевского технологического института KTH в Стокгольме определили и объяснили механизм возникновения этих струй высокого давления, когда скорость сверхзвукового солнечного ветра притупляется ударной волной магнитосферы Земли.
Ведущий автор Саввас Раптис, докторант KTH, говорит, что полученные результаты могут применяться повсеместно.
"Полученные результаты могут иметь фундаментальное значение в ударных волнах", - сказал Раптис. "Они могут существовать и в других подобных плазменных средах, которые можно найти повсюду во Вселенной, от астрофизических объектов до других планет, а также здесь, на Земле".
Когда плазма движется со сверхзвуковой скоростью к Земле, она врезается в магнитное поле - которое исходит из ядра планеты - и резко замедляется, образуя ударную волну. За этой точкой находится переходная зона, известная как магнитоширот.
Это место, где сжатая и нагретая плазма по большей части остается относительно однородной, но где нисходящие и восходящие волны и частицы взаимодействуют и эволюционируют, иногда приводя к новым явлениям. Одним из следствий такой динамики является образование струй с динамическим давлением, превышающим давление самого солнечного ветра.
По словам Раптиса, используя приборы, установленные на борту четырех спутников NASA Magnetospheric Multiscale Mission (MMS), исследователи проследили за формированием этих нисходящих струй от носовой ударной волны и проследили их происхождение как прямое следствие эволюции восходящих волн и реформации носовой ударной волны.
Раптис добавил, что концентрация на мелкомасштабных исследованиях необходима для понимания деталей того, как устроена космическая среда Земли.
"Большинство исследований в последние десятилетия были сосредоточены на крупномасштабных изменениях, вызванных макромасштабными явлениями, связанными с солнечной активностью", - говорит он. "Но по мере того, как мы открываем все больше и больше менее масштабных явлений, мы видим, что такие среды, как земная ударная волна и связанные с ней явления, такие как магнитоширокие струи, играют очень важную роль".
"Мы смогли наблюдать ранее неизученные части окружающей Землю космической среды", - говорит Раптис. "Мы показали, насколько полезны такие космические миссии для понимания и объяснения природы. Эволюция ударов и то, как она связана с генерацией струй, - это необходимый фрагмент для понимания космической среды Земли".
