Что обнаружили в солнечном ветре
Исследователи из нескольких стран и университетов впервые продемонстрировали явление инверсии вращения магнитного поля в космической турбулентности, пишет EurekAlert.
Команда из Института теоретической физики Брауншвейгского университета использовала высокоточные данные о магнитном поле и частицах, полученные в ходе миссии NASA Parker Solar Probe. Ученые обнаружили, что турбулентные магнитные поля на определенной длине волны резко меняют направление вращения.
Кроме того, эта инверсия усиливается и смещается в сторону более длинных волн по мере удаления от Солнца в радиальном направлении. Это изменение совпадает с переходом от крупномасштабной динамики, похожей на движение жидкости, к мелкомасштабной, напоминающей поведение отдельных частиц.
Чем космическая турбулентность отличается от земной
Турбулентность знакома каждому: она возникает, когда мы размешиваем молоко в кофе, а также в штормовых движениях океана и атмосферы. В космосе среда тоже может становиться турбулентной, но физика там иная. Вещество находится в ионизированном состоянии, которое называют плазмой, а движение потока тесно связано с электромагнитными полями. Кроме того, космическая плазма настолько разрежена, что частицы не сталкиваются между собой.
Поэтому до сих пор оставались открытыми вопросы: как плазма переходит в турбулентность и как распределяется энергия флуктуаций в такой турбулентности. Физики считают, что это и впредь останется одной из неразгаданных загадок.
Как вращается поле на разных масштабах
На больших масштабах плазма ведет себя как жидкость. Турбулентность развивается из-за возбуждения вихрей и электромагнитных волн, а колебания становятся случайными. Однако вращение магнитного поля не является случайным. Если смотреть радиально от Солнца, поля преимущественно вращаются против часовой стрелки.
На меньших масштабах картина иная: поля вращаются по часовой стрелке. Этот масштаб как раз совпадает с переходом от жидкообразного поведения плазмы к частицеподобному.
Мы видим четкую структуру в спектре, хотя турбулентность – это неструктурированные движения,
– прокомментировал первый автор статьи доктор Масатоми Иицава из Брауншвейгского технического университета.
Доктор Йокои из Токийского университета подчеркнул важность открытия и подытожил, что результаты имеют большое значение как для физики плазмы, так и для астрофизики.
Почему это важно
Турбулентность плазмы играет важную роль в астрофизике: в магнитосфере Земли, солнечном ветре, солнечных вспышках, межпланетном пространстве и аккреционных дисках. Она способна влиять на ударные волны и магнитные облака, возникающие в межпланетном пространстве после солнечных извержений. Также это очень важный фактор для прогнозирования геомагнитных бурь.