Миссия ММS (Magnetospheric Multiscale), организованная NASA, впервые с момента старта в марте 2015 года смогла зафиксировать и детально описать явление магнитного пересоединения, возникающего при взаимодействии магнитных полей Земли и Солнца. Подробнее о событии, которого астрофизики ждали почти полвека мы расскажем в нашей публикации.
Солнце рождает летящий с колоссальной скоростью поток заряженных частиц, называемый солнечным ветром. Главным образом он представлен электронами, протонами и ядрами гелия (альфа-частицами). Астрофизики полагают, что одним из механизмов, вызывающих ускорение этих частиц связан с т. н. магнитным пересоединением, происходящим в момент, когда две противоположно направленные линии магнитного поля различных доменов встречаются, разрываются и вновь соединяются друг с другом, образуя петли, расходящиеся с колоссальной скоростью. Накопленная в этот момент энергия магнитного поля переходит в кинетическую и тепловую энергию движущихся частиц, которые выстреливаются словно из катапульты.
Вышеописанный механизм магнитного пересоединения работает и при взаимодействии магнитных линий поля Земли с магнитными линиями Солнца, “сопровождающими” движение солнечного ветра на границе магнитосферы. Изучение влияния этого явления для планеты крайне важно, поскольку его последствия самым непосредственным образом сказываются на жизни всего живого. Как известно, магнитное поле Земли создает защитный барьер, препятствующий прохождению частиц солнечного ветра к поверхности планеты. Встреча космического излучения с магнитными линиями Земли на границе магнитосферы приводит к отклонению потоков частиц к полюсам планеты, вследствие чего мы наблюдаем полярные сияния и фиксируем магнитные бури. В момент магнитного пересоединения, сопровождающийся выбросом энергии и разрывом линий магнитного поля защитный эффект щита ослабляется и частицы получают возможность проникать в околоземное пространство на расстояние, которое может оказаться опасным, как для здоровья людей, так и спутников на земной орбите.
Попытки получить исчерпывающий, подтвержденный экспериментально материал, связанный с явлением магнитного пересоединения предпринимаются уже почти полвека, как в лабораторной, так и в космической плазме. И только теперь это явление удалось непосредственно наблюдать в магнитосфере Земли в рамках миссии MMS (NASA). Подробности события отражены в публикации журнала Science от 12 мая 2016 года.
Основная проблема, осложняющая фактическое обнаружение явления магнитного пересоединения связана с тем, что происходит он в ограниченной области пространства. Таким образом, для получения нужной информации перемещающиеся с большой скоростью космические зонды должны оказаться в нужное время в нужном месте. Первые практические свидетельства существования эффекта магнитного пересоединения в рамках программы MMS удалось получить в октябре 2015 года. Тогда исследовательским станциям всего за несколько секунд удалось произвести тысячи измерений, предоставивших впоследствии богатейший материал для анализа явления. С того момента зонды MMS пересекли границы земной магнитосферы более 4000 раз и зарегистрировали аналогичные фрагменты события пять раз, но полностью зафиксировать процесс магнитного пересоединения в атмосфере нашей планеты и получить столь подробную информацию о происходящем явлении миссии удалось впервые.
Астрофизики уверены: исследования магнитосферы дадут возможность понять и другие астрофизические явления, которые сопровождаются выбросом частиц, в частности, происходящие в магнетерах (нейтронные звезды с экстремально сильным магнитным полем) или те, которые сопровождают процесс образования высокоэнергичных космических частиц, прилетающих из других галактик. Множество вопросов вызывает пока и механизм образования солнечного ветра и самой солнечной активности.
Ясно, что процессы, происходящие в магнитосфере Земли, в связи с относительно низким уровнем энергии, не могут предоставить для исследователей исчерпывающей картины явлений, происходящих в галактическом пространстве в более “энергоемких” системах. Вместе с тем, магнитосфера нашей планеты предоставляет ученым уникальную возможность для экспериментов, поскольку позволяет направлять космические зонды непосредственно в область, где происходит пересоединение.
О миссии MMS
Стартовавшая в марте 2015 года программа MMS предполагает изучение информации, предоставленной четырьмя идентичными космическими аппаратами, расположенными в вершинах пирамиды на расстоянии 10 км друг от друга. На каждом из них размещено по 25 датчиков, собирающих и анализирующих данные о состоянии электромагнитного поля и поведении потоков электронов с интервалом сканирования в 30 миллисекунд. Такая частота обеспечивает беспрецедентную точность и информативность измерений за всю историю изучения явления магнитного пересоединения.
Несмотря на кардинальный прорыв, связанный с последними событиями на борту миссии, вопросов, которые еще предстоит изучить накопилось множество. Так предстоит выяснить, почему в одних случаях магнитное пересоединение имеет взрывной характер, в других протекает равномерно, а в третьих — не происходит вовсе. Очень перспективными выглядят еще не начатые исследования каплевидного хвоста земной магнитосферы, расположенного на противоположной от Солнца части полусферы планеты. Исследования, проводимые миссией на этот момент связаны с участком поля магнитосферы, формирующимся с “солнечной” стороны.
На этом всё, с вами был простой сервис для выбора сложной техники Dronk.Ru. Не забывайте подписываться на наш блог, будет ещё много интересного…
Спонсор поста кэшбэк-сервис LetyShops. Возвращайте деньги за любые покупки в интернете. Подробнее о том что такое кэшбэк-сервис читайте в нашей статье Выбираем кэшбэк-сервис на 6-летие Алиэкспресс
Солнце рождает летящий с колоссальной скоростью поток заряженных частиц, называемый солнечным ветром. Главным образом он представлен электронами, протонами и ядрами гелия (альфа-частицами). Астрофизики полагают, что одним из механизмов, вызывающих ускорение этих частиц связан с т. н. магнитным пересоединением, происходящим в момент, когда две противоположно направленные линии магнитного поля различных доменов встречаются, разрываются и вновь соединяются друг с другом, образуя петли, расходящиеся с колоссальной скоростью. Накопленная в этот момент энергия магнитного поля переходит в кинетическую и тепловую энергию движущихся частиц, которые выстреливаются словно из катапульты.
Вышеописанный механизм магнитного пересоединения работает и при взаимодействии магнитных линий поля Земли с магнитными линиями Солнца, “сопровождающими” движение солнечного ветра на границе магнитосферы. Изучение влияния этого явления для планеты крайне важно, поскольку его последствия самым непосредственным образом сказываются на жизни всего живого. Как известно, магнитное поле Земли создает защитный барьер, препятствующий прохождению частиц солнечного ветра к поверхности планеты. Встреча космического излучения с магнитными линиями Земли на границе магнитосферы приводит к отклонению потоков частиц к полюсам планеты, вследствие чего мы наблюдаем полярные сияния и фиксируем магнитные бури. В момент магнитного пересоединения, сопровождающийся выбросом энергии и разрывом линий магнитного поля защитный эффект щита ослабляется и частицы получают возможность проникать в околоземное пространство на расстояние, которое может оказаться опасным, как для здоровья людей, так и спутников на земной орбите.
Попытки получить исчерпывающий, подтвержденный экспериментально материал, связанный с явлением магнитного пересоединения предпринимаются уже почти полвека, как в лабораторной, так и в космической плазме. И только теперь это явление удалось непосредственно наблюдать в магнитосфере Земли в рамках миссии MMS (NASA). Подробности события отражены в публикации журнала Science от 12 мая 2016 года.
Основная проблема, осложняющая фактическое обнаружение явления магнитного пересоединения связана с тем, что происходит он в ограниченной области пространства. Таким образом, для получения нужной информации перемещающиеся с большой скоростью космические зонды должны оказаться в нужное время в нужном месте. Первые практические свидетельства существования эффекта магнитного пересоединения в рамках программы MMS удалось получить в октябре 2015 года. Тогда исследовательским станциям всего за несколько секунд удалось произвести тысячи измерений, предоставивших впоследствии богатейший материал для анализа явления. С того момента зонды MMS пересекли границы земной магнитосферы более 4000 раз и зарегистрировали аналогичные фрагменты события пять раз, но полностью зафиксировать процесс магнитного пересоединения в атмосфере нашей планеты и получить столь подробную информацию о происходящем явлении миссии удалось впервые.
Астрофизики уверены: исследования магнитосферы дадут возможность понять и другие астрофизические явления, которые сопровождаются выбросом частиц, в частности, происходящие в магнетерах (нейтронные звезды с экстремально сильным магнитным полем) или те, которые сопровождают процесс образования высокоэнергичных космических частиц, прилетающих из других галактик. Множество вопросов вызывает пока и механизм образования солнечного ветра и самой солнечной активности.
Ясно, что процессы, происходящие в магнитосфере Земли, в связи с относительно низким уровнем энергии, не могут предоставить для исследователей исчерпывающей картины явлений, происходящих в галактическом пространстве в более “энергоемких” системах. Вместе с тем, магнитосфера нашей планеты предоставляет ученым уникальную возможность для экспериментов, поскольку позволяет направлять космические зонды непосредственно в область, где происходит пересоединение.
О миссии MMS
Стартовавшая в марте 2015 года программа MMS предполагает изучение информации, предоставленной четырьмя идентичными космическими аппаратами, расположенными в вершинах пирамиды на расстоянии 10 км друг от друга. На каждом из них размещено по 25 датчиков, собирающих и анализирующих данные о состоянии электромагнитного поля и поведении потоков электронов с интервалом сканирования в 30 миллисекунд. Такая частота обеспечивает беспрецедентную точность и информативность измерений за всю историю изучения явления магнитного пересоединения.
Несмотря на кардинальный прорыв, связанный с последними событиями на борту миссии, вопросов, которые еще предстоит изучить накопилось множество. Так предстоит выяснить, почему в одних случаях магнитное пересоединение имеет взрывной характер, в других протекает равномерно, а в третьих — не происходит вовсе. Очень перспективными выглядят еще не начатые исследования каплевидного хвоста земной магнитосферы, расположенного на противоположной от Солнца части полусферы планеты. Исследования, проводимые миссией на этот момент связаны с участком поля магнитосферы, формирующимся с “солнечной” стороны.
На этом всё, с вами был простой сервис для выбора сложной техники Dronk.Ru. Не забывайте подписываться на наш блог, будет ещё много интересного…
Спонсор поста кэшбэк-сервис LetyShops. Возвращайте деньги за любые покупки в интернете. Подробнее о том что такое кэшбэк-сервис читайте в нашей статье Выбираем кэшбэк-сервис на 6-летие Алиэкспресс
Поделиться с друзьями
Комментарии (25)
CrazyViper
27.05.2016 09:32+19Статья интересная, но рекламный баннер с гифокй в конце статьи — это ужас! Не надо так больше делать.
dcoder_mm
27.05.2016 10:38+5Они так уже давно делают, вы тут недавно?
(А вообще интересно, что об этом думает администрация?)
r00tGER
27.05.2016 12:54+4Пока у администрации есть денюжки, она увлечена их подсчетом, закрывая глаза на подобное.
Одна надежда, что этот Дронк вскоре исчерпает свой рекламный бюджет. С таким подходом, тут явно не их целевая аудитория.
CrazyViper
29.05.2016 10:49Администрация? В смысле владелец? Вы имеете ввиду мейл.ру? Их репутация однозначно говорит о том, что они думают. И я был очень расстроен, когда узнал что хабр был ими куплен.
edd_k
27.05.2016 09:44+9Решительный игнор сервису, который еще даже не открылся, но уже сумел напрячь профанской рекламой «сделано за две бутылки пива».
dmitry_ch
27.05.2016 10:55+5Вообще ситуации, когда компания, желая получить аудиторию, нанимает копирайтера (хорошо, если знающего термины хотя бы), переводит рандомную статью, публикует ее на Хабре, в конце повесив свой баннер — все более часты. Игнор бы в первую очередь тем, кто такую ситуацию сделал возможной, но, как и фраги, деньги не пахнут…
SimplyKot
27.05.2016 11:12Хорошо еще, что хоть какой-то труд вкладывают. А ведь могли бы нанять копипастера.
dmitry_ch
27.05.2016 18:29+1Ну как сказать… Я просто вежливо написал. Да и много на ТМ-ресурсах такого, хотя странно: мы с вами видим, а администрация — нет. Может, нам с вами к врачу сходить, зрение проверить? )
strlock
27.05.2016 12:51+4И что, всё ради рекламы?)
— Дорогой, зачем так напрягаться?
— Жизнь — это напряжение и меня остановит только гроб!
Vindicar
Что-то я ничего не понимаю. Всегда считал, что «магнитные силовые линии» — абстракция, позволяющая представить вектор напряженности магнитного поля в выбранных точках пространства. Но часто о них говорят так, словно это объективно существующее явление, и магнитное поле имеет тенденцию «сгущаться» в этакие полосы, которые можно наблюдать.
kaichou
Так и есть. Но что поделать, некоторые себе и кота реального представляют, и струны.
VBKesha
Вообще если я ничего не путаю есть в физике опыт с железными опилками чтобы визуализировать эти самые линии.
Regis
Опилки укладываются в линии так как взаимноотталкиваются друг от друга. Само же поле — однородно (в том смысле, что там нет чередований областей сильного и слабого поля).
rerf2010rerf
Вот и в данном случае они помогают представить себе конфигурацию магнитного поля. Что не так?
Zenitchik
Это речевой оборот. Типа как изолинии высоты на картах «сгущаются» на крутых склонах. Сооветственно, «магнитные силовые линии сгущаются» — значит градиент магнитного поля увеличивается.
SuperZveruga
То, что показывают как сгущение полос, нужно понимать как рост напряжённости поля. Неужели это непонятно?
Vindicar
Спасибо за цитату из учебника, но меня сбивает с толку то, что в статье идёт речь о «соединении силовых линий». Это лишь метафора для локального выравнивания потенциала магнитных полей Земли и Солнца, так?
ilya_pu
«Магнитные линии» — это конечно же абстракция, вроде «уровня высот» на картах, и соединение что тех, что других, говорит лишь о том, что в точке «соединения» уровни обозначаемых этими линиями явлений (напряжённости силовых линий) оказываются одинаковыми. На мой взгляд, интереснее другое — то, что в окрестностях таких точек возникает нечто подобное на седловую точку (в статье «Математика на пальцах: мендосинский двигатель и теорема Ирншоу» https://habrahabr.ru/post/280216/ приведена карта потенциальной энергии, она показывает нечто похожее), что объясняет «выдавливание» заряженных частиц в стороны, где напряженность поля спадает — например, в сторону Земли…
cozycow
В данном случае это действительно «объективно существующее явление». Не стоит забывать, что магнитное поле Земли находится не в вакууме, а заполнено плазмой, которая по сути «вморожена» в него.
t-nick
Как я понимаю, с магнитным полем ничего особенного не происходит, просто меняется конфигурация, но не скачкообразно. Если подносить два подковообразных магнита друг к другу противоположными полюсами, происходит то же самое, и никаких выбросов энергии мы не будем наблюдать. Все меняется, если в поле движутся потоки заряженных частиц. Частицы движутся по линиям-траекториям, и, при изменении конфигурации магнитного поля, эти линии разрываются, происходит резкое изменение траектории движения. Поле становится ускоряющим. Примерно как если мы подкатим шарик к склону, в какой-то момент шарик начнет скатываться по склону.
cozycow
«Как я понимаю, с магнитным полем ничего особенного не происходит, просто меняется конфигурация, но не скачкообразно.»
Фишка в том, что как раз-таки скачкообразно. При наличии сверхпроводящей плазмы топологическая конфигурация поля (как говорят, «связность») измениться не может (теорема Альвена). Как только создаются условия для пересоединения (изменения связности), т.е. когда проводимость локально становится конечной, поле быстро релаксирует в конфигурацию с наименьшей энергией, при этом «излишки» энергии высвобождаются в виде излучения, ускорения частиц и нагрева плазмы. Собственно, таким же образом протекают и солнечные вспышки.
t-nick
Неверно выразился. Скачкообразного изменений не будет происходить в магнитном поле в вакууме (в отсутствии заряженных частиц).
Не могли бы вы пояснить, как это выглядит? Т.е. от чего зависит проводимость плазмы, и почему она становиться конечной?
Я примерно это и имел в виду под: «Все меняется, если в поле движутся потоки заряженных частиц».
Почему-то плазму часто упускают при описании процесса. Собственно в английской википедии он так и описан: «Magnetic reconnection is a physical process in highly conducting plasmas in which the magnetic topology is rearranged and magnetic energy is converted to kinetic energy, thermal energy, and particle acceleration.»
cozycow
Вот это как раз один из главных вопросов в физике солнечных вспышек. Классическая проводимость, по сути, определяется кулоновским рассеянием электронов на ионах (ссылка) и глобально зависит только от температуры. Она как раз очень высока (по крайней мере в солнечной короне). Чтобы объяснить отклонения от «сверхпроводимости» пользуются понятием «аномальная проводимость» (anomalous conductivity). Как она возникает, насколько я знаю, пока неизвестно.