|
Исследование струй магнитослоя Марса
|
|
|
|
Струи магнитослоя на Земле представляют собой плазменные объекты, которые имеют более высокое динамическое давление, окружающее плазму, и могут вызывать волны, передающие энергию в таких средах. Такие струи также существуют за пределами Земли в магнитослое Марса, как наблюдали Герберт Гунелл и исследовательская группа на факультете физики Университета Умео и Шведского института космической физики в Швеции, используя базу данных космических аппаратов MAVEN. Результаты команды теперь опубликованы в журнале Science Advances. Внеземной аналог этого земного явления сравнительно отличается на Марсе из-за его меньшей головной ударной волны и связан с повышенными флуктуациями магнитного поля, такими как струи в Солнечной системе, которые воздействуют на астрофизическую плазму. В этой работе исследовательская группа включила анализ на основе базы данных одного космического корабля, чтобы подтвердить существование джетов в магнитослое Марса.
|
|
|
|
Сначала астрофизики предполагали существование джетов магнитослоя только на Земле. Однако, поскольку у всех планет есть ударные волны, как и у некоторых комет, явление ударной волны широко распространено в астрофизике. В этом исследовании данные, полученные космическим аппаратом MAVEN, дали четкое представление о существовании джетов в магнитослое Марса. Когда солнечные ветры сталкиваются с магнитным полем Земли, результирующий переход от сверхзвукового к дозвуковому потоку формирует носовую ударную волну. Заторможенный солнечный ветер может образовать магнитослой, сжатую область с нагретой плазмой. Струи магнитослоя возникают из-за динамического представления давления в плазме, возникающего в результате увеличения плотности и / или скорости на Земле. Первоначально астрофизики изучали движение струй через магнитные поля в лаборатории, используя вакуум с фоновой плазмой для создания плазмоидов. Исследователи впервые сообщили об этом явлении на Земле в конце 1990-х годов, что привело к значительному объему работы.
|
|
|
Джеты могут генерировать волны в магнитослое, вызывая поверхностные волны и излучение альфвеновских волн, обнаруживаемое наземными магнитометрами. Эта концепция также связана с явлением, известным как полярное сияние в горле. Большинство механизмов образования головной ударной волны и образования магнитослоя предполагают взаимодействие солнечного ветра с рябью на головной ударной волне, относительно коротких магнитных структур большой амплитуды (SLAMS) или аномалий горячего потока и реформирования головной ударной волны. Струи являются неотъемлемой частью уменьшения головной ударной волны в магнитослое и преобразования энергии солнечного ветра в энергию волн в плазменной среде. Гунелл и его коллеги представили три примера джетов, наблюдаемых космическим кораблем MAVEN 28 и 29 января 2017 года, а также 10 июня 2020 года. Солнечная орбитальная система координат. Они схематически представили результат пунктирной и сплошной линиями, чтобы показать модель удара изгиба в исследовании. Во время последующих анализов космический корабль не входил в солнечный ветер; поэтому параметры второго таймфрейма оценивались по измерениям в магнитослое.
|
|
|
|
Спектр ионов, полученный из базы данных, показал много популяций протонов и альфа-частиц. Альфа-частицам потребовалось больше времени для термализации после прохождения головной ударной волны по сравнению с протонами из-за их большего гирорадиуса. Команда также изучила сравнительную близость струй магнитослоя к планете Марс в два периода времени в 2017 и 2020 годах, чтобы показать, что это явление было ближе к планете в более ранний период времени, чем последний, как было обнаружено и задокументировано космическим кораблем MAVEN. К 10 июня 2020 года команда заметила, что струйный магнитослой возникает ниже по течению и на большей высоте. Они отметили два импульса повышенного динамического давления, а большее расстояние ударной волны привело к тому, что альфа-частицы и протоны образовали смесь, а не отдельные группы. Повышенное динамическое давление сценария зависело от повышенной плотности, где флуктуации магнитного поля имели более высокую амплитуду внутри джетов.
|
|
|
|
Астрофизики продолжали следить за головной ударной волной и межпланетным магнитным полем. Исследование одного космического корабля показало простую оценку размера джета. Гунелл и его коллеги сравнили размер джета со шкалой магнитослоя, чтобы сделать выводы о форме джета и его происхождении. Например, они зафиксировали размер струи в диапазоне 4000–18 000 км в направлении скорости ионов, масштаб которого намного превышает расстояние, пройденное космическим кораблем обсерватории. Таким образом, Герберт Ганелл и его коллеги показали, как вездесущие и геоэффективные явления струй магнитослоя на Земле могут генерировать волны и передавать энергию внутри магнитослоя. Хотя такие явления существуют за пределами земной атмосферы в марсианской магнитосфере в другом масштабе и характере, они играют одинаковые роли в обеих планетарных средах. Исследователи предлагают использовать более крупные статистические исследования в будущем для количественной оценки геоэффективности струй магнитослоя на Марсе, подходящих для различных условий солнечного ветра, чтобы охватить все регионы космоса вокруг планеты.
|
|
|
|
Источник
|
