Как бы заманчиво ни было думать о пространстве как о пустом месте, ничто не может быть дальше от истины. Фактически, взаимодействия между невидимыми силами постоянно создают всевозможную погоду в космосе за пределами нашей атмосферы, от излучения, производимого солнцем, до магнитных бурь. Теперь впервые ученые НАСА стали свидетелями фундаментальных сил, запускающих одну из самых загадочных (и разрушительных) форм космических явлений, с которыми они сталкивались.
Связанный контент
- НАСА шпионит за первой ударной волной сверхновой
Ученые полагают, что по большей части магнитное поле Земли защищает нас от таких явлений, как радиация и солнечный ветер, которые в противном случае могли бы унести незащищенную атмосферу. Поскольку оно движется в направлении, противоположном магнитному полю Солнца, они обычно отталкивают друг друга. Тем не менее, через некоторое время фракции двух магнитосфер перестраиваются и кратко соединяются. Хотя эти связи недолговечны, они создают мощные всплески энергии, сообщает Мэдди Стоун для Gizmodo .
«Когда два магнитных поля соединяются, это позволяет солнечной энергии течь прямо в магнитосферу», - говорит Джим Берч, вице-президент по космической науке и технике в Юго-западном исследовательском институте, Лорен Груш для The Verge . «Это приводит в движение все поле».
Когда эти связи происходят, вспышки высокоэнергетичных частиц от Солнца текут прямо от нашей звезды в магнитное поле Земли. Результат может варьироваться от сбитых электрических сетей и отключенных спутников до запуска полярных сияний и геомагнитных бурь в атмосфере Земли. Но в то время как ученые наблюдали эффекты магнитного переподключения на протяжении десятилетий, это явление чрезвычайно трудно изучить в лаборатории, потому что оно происходит очень быстро и в незначительных масштабах, сообщает Даниэль Клери для журнала Science . В то же время, прошлые попытки мельком увидеть эти события со спутниками не сработали, потому что устройства были недостаточно быстрыми.
«Из измерений предыдущих спутников мы знаем, что магнитные поля действуют как рогатка, посылая ускоряющиеся протоны», - говорится в заявлении Берча. «Десятилетняя загадка заключается в том, что делают электроны и как соединяются два магнитных поля. Спутниковые измерения электронов были слишком медленными в 100 раз, чтобы отобрать область магнитного пересоединения».
Чтобы попытаться засвидетельствовать магнитное пересоединение в действии, Берч и его коллеги работали с НАСА, чтобы разработать четыре космических корабля, которые были отправлены на орбиту вокруг Земли. Как называют Клири, космический корабль, получивший название миссии «Магнитосферная мультимасштабная шкала» (MMS), содержит чувствительные приборы, способные измерять движение ионов электронов, а также искажения в магнитном поле Земли, вызванные этим явлением. Им не пришлось долго ждать: спутники были запущены на орбиту в марте 2015 года и зарегистрировали магнитное переподключение в следующем октябре.
Проводя измерения этого явления каждые 30 миллисекунд, ученые смогли многое узнать о том, как происходит передача энергии при переподключении. Они также поняли, что энергия, генерируемая во время магнитного переподключения, является результатом перезарядки электронов во время передачи энергии, сообщает Стоун.
«Это ценное понимание», - говорит Груш, Амитава Бхаттачарджи, астрофизик из Принстонского университета, который не принимал участия в исследовании. «Он проверяет прошлую теорию и, безусловно, выявляет, что некоторые особенности были на самом деле предсказаны теорией».
По словам Стоуна, исследователи надеются, что благодаря этим новым данным магнитное переподключение позволит пролить новый свет на космическую погоду, звезды с сильными магнитными полями и даже магнитные среды внутри земных ядерных реакторов. Однажды ученые могут даже предсказать, когда произойдет магнитное переподключение.
«Если вы понимаете основную физику, которая управляет космической погодой, - говорит Барч Грушу, - я ожидаю, что вы сможете лучше предсказывать штормы».
