Сверхбыстрый субшторм полярных сияний объяснен

Схема траекторий космических аппаратов Cluster C3 и C1

Схема траекторий космических аппаратов Cluster C3 и C1

Несмотря на то, что с каждым днем мы все больше узнаем о магнетизме и связи Солнца/Земли, есть все еще несколько сложных вопросов, на которые так или иначе нужно найти ответы. Один из них: что такое геомагнитный субшторм, и что он делает? И хотя мы знали о них в течение многих лет, процессы «по ту сторону» геомагнитного субшторма были тайной… Но одну из этих загадок все же удалось решить с помощью данных полученных от таких миссий как Cluster (ESA).

Земля непрерывно купается в пелене электронов и протонов – продуктах солнечной активности. Эти чрезвычайно возбужденные частицы являются в свою очередь просто частью солнечных ветров, появляющихся из отверстий кроны и даже в следствии сильных взрывов, во время таких событий как извержение массы кроны.

По большей части мы ограждены магнитосферой, однако иногда крошечная частица ускользает и оказывается в хвосте магнитосферы. В той точке где она появляется, и в момент ее появления, частица перестраивает линии нашего магнитного поля. Энергия тогда направляет себя вдоль этих линий, как и в случае с нитью в лампочке. И вот — мы можем теперь наблюдать полярное сияние!

В этом, конечно, нет ничего нового. Но вопрос о том, где происходят эти геомагнитные штормы, всегда оставался открытым. Они происходят от внезапного разрушения электрического тока на высоте приблизительно 64000 км от планеты? Или же они созданы процессом, названным магнитным переключением (reconnection), который происходит намного дальше в хвосте магнитосферы на расстоянии приблизительно 125000 – 200000 км?

Хотя недавнее исследование, кажется, одобряет магнитный механизм переключения, большая проблема с этой теорией возникает из-за быстрого начала сияния после внезапной перестройки линий магнитного поля.

Согласно принятой теории, энергию от переключения несут волны альфевна — тип магнитной волны, которая продвигает заряженные частицы в плазме к Земле и от нее. Но только есть одна проблема. Волны альфвена путешествуют очень медленно, достигая Земли спустя приблизительно 250 секунд. А то, что мы видим, является случаем, который происходит спустя приблизительно 60 секунд после «переключения». Такое несоответствие привело к предположениям о наличии нового типа волны, которая была названа кинетическая волна альфвена (KAW).

В отличие от обычных волн альфвена, которые перемещают как ионы, так и электроны к Земле на скорости 500-1000 км/с, KAW затрагивает только электроны, перемещая их через плазму на скоростях в несколько тысяч километров в секунду. Посредством моделирования было доказано, что кинетическая волна альфвена могла быть порождена переключением, затем достигнуть Земли меньше чем через одну минуту после взрыва и активизировать сияние. Данные были получены инструментами Fluxgate Magnetometer (FGM) и Electric Fields and Waves (EFW) и зафиксированы Джонатаном Иствудом (Jonathan Eastwood), научным сотрудником в Лаборатории Блэкетт в Имперском Колледже Лондона, который использовал также данные четырех зондов Cluster.

Источник: ESA Science and Technology

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *