|
Ответ на важный вопрос о крупнейшей планете
|
|
|
|
Новые открытия о Юпитере могут привести к лучшему пониманию космической среды Земли и повлиять на многолетние научные дебаты о крупнейшей планете Солнечной системы. "Исследуя более обширное космическое пространство, такое как Юпитер, мы можем лучше понять фундаментальную физику, управляющую магнитосферой Земли, и тем самым улучшить наши прогнозы космической погоды", - сказал Питер Деламер, профессор Геофизического института UAF и Колледжа естественных наук и математики UAF. "Мы являемся одним большим событием космической погоды из-за потери спутников связи, наших энергосистем или того и другого", - сказал он. Космическая погода относится к возмущениям в магнитосфере Земли, вызванным взаимодействием между солнечным ветром и магнитным полем Земли. Как правило, они связаны с солнечными бурями и выбросами корональной массы Солнца, которые могут привести к магнитным колебаниям и сбоям в работе электросетей, трубопроводов и систем связи.
|
|
|
|
Деламер и группа соавторов подробно описали свои выводы о магнитосфере Юпитера в статье, опубликованной в журнале AGU Advances. Среди соавторов - доцент-исследователь Геофизического института Питер Дамиано, аспиранты UAF Остин Смит и Чинна Спитлер, а также бывший студент Блейк Мино. Исследования Деламера показывают, что крупнейшая планета нашей Солнечной системы обладает магнитосферой, состоящей в основном из замкнутых силовых линий магнитного поля в полярных областях, но включающей в себя область открытых силовых линий в форме полумесяца. Магнитосфера - это щит, который есть у некоторых планет и который отклоняет большую часть солнечного ветра. Споры о том, что считать открытым, а что закрытым, на полюсах продолжаются уже более 40 лет. Открытая магнитосфера относится к планете, имеющей несколько разомкнутых силовых линий магнитного поля вблизи своих полюсов. Это ранее замкнутые линии, которые были разорваны солнечным ветром и ушли в космос, не возвращаясь на планету.
|
|
|
Это создает на Юпитере области, где солнечный ветер, который переносит некоторые линии магнитного поля Солнца, непосредственно взаимодействует с ионосферой и атмосферой планеты. Солнечные частицы, движущиеся к планете по открытым силовым линиям, не вызывают полярного сияния, которое в основном происходит на закрытых силовых линиях. Однако энергия и импульс частиц солнечного ветра, движущихся по открытым силовым линиям, передаются в замкнутую систему. Магнитосфера Земли на полюсах в значительной степени открыта, и полярные сияния происходят на замкнутых силовых линиях.. Именно энергия, передаваемая по этим открытым линиям, может нарушить работу энергосистем и коммуникаций. Чтобы изучить магнитосферу Юпитера, Деламер запустил различные модели, используя данные, полученные космическим аппаратом НАСА "Юнона", который вышел на орбиту Юпитера в 2016 году и имеет эллиптическую полярную орбиту. "У нас никогда не было данных из полярных регионов, поэтому "Юнона" изменила физику полярных сияний на планете и помогла продолжить дискуссию о линиях ее магнитного поля", - сказал Деламер.
|
|
|
|
Дискуссия началась после того, как в 1979 году аппараты НАСА "Вояджер-1" и "Вояджер-2" совершили облет Юпитера. Эти данные заставили многих поверить, что магнитосфера планеты на полюсах в целом открыта. Другие ученые утверждали, что полярное сияние Юпитера, которое сильно отличается от Земного, указывает на то, что магнитосфера планеты на полюсах в основном замкнута. Деламер, давний исследователь магнитного поля Юпитера, опубликовал статью, подтверждающую эту точку зрения, в 2010 году. В 2021 году он был соавтором статьи Бинчжэна Чжана из Гонконгского университета, в которой с помощью моделирования было выдвинуто предположение, что магнитосфера Юпитера имеет две области открытых силовых линий магнитного поля на полюсах. Модель показывает один набор разомкнутых силовых линий, выходящих из полюсов и тянущихся наружу за планетой в виде магнитного хвоста - узкой каплевидной части магнитосферы, обращенной в сторону от Солнца. Другой набор лучей выходит из полюсов Юпитера и разлетается в стороны в космос, уносимый солнечным ветром. "Результат Чжана дал правдоподобное объяснение областям с открытыми линиями поля", - сказал Деламер.
|
|
|
|
"И в этом году мы предоставили убедительные доказательства в виде данных Juno в поддержку результатов моделирования. "Это является важным подтверждением работы Чжана", - сказал он. Деламер сказал, что важно изучать Юпитер, чтобы лучше понять Землю. "В целом Юпитер и Земля представляют собой противоположные концы спектра — открытые и закрытые силовые линии поля", - сказал он. "Чтобы полностью понять физику магнитосферы, нам нужно понять оба предела". Данные Деламера были получены с помощью прибора на космическом аппарате "Юнона", который обнаружил полярную область, где ионы текли в направлении, противоположном вращению Юпитера. Последующее моделирование показало аналогичный поток ионов в той же области — и вблизи открытых силовых линий, предложенных в статье Чжана и Деламера от 2021 года. "Ионизированный газ на [замкнутых] силовых линиях магнитного поля, соединенных с северным и южным полушариями Юпитера, вращается вместе с планетой, - заключает Деламер в своей новой статье, - в то время как ионизированный газ на [открытых] силовых линиях, которые соединяются с солнечным ветром, движется вместе с солнечным ветром". Деламер пишет, что полярное расположение открытых силовых линий магнитного поля "может представлять собой характерную особенность вращающихся гигантских магнитосфер для будущих исследований".
|
|
|
|
Источник
|
