Що відкрили в сонячному вітрі
Дослідники з кількох країн та університетів вперше продемонстрували явище інверсії обертання магнітного поля в космічній турбулентності, пише EurekAlert.
Команда з Інституту теоретичної фізики Брауншвейзького університету використала високоточні дані про магнітне поле та частинки від місії NASA Parker Solar Probe. Вчені побачили, що турбулентні магнітні поля на певній довжині хвилі різко змінюють напрям обертання.
Крім того, ця інверсія посилюється й зсувається в бік довших хвиль у міру віддалення від Сонця в радіальному напрямку. Зміна збігається з переходом від великомасштабної динаміки, схожої на рух рідини, до дрібномасштабної, схожої на поведінку окремих частинок.
Чим космічна турбулентність відрізняється від земної
Турбулентність знайома кожному: вона виникає, коли ми розмішуємо молоко в каві, а також у штормових рухах океану й атмосфери. У космосі середовище теж може ставати турбулентним, але фізика там інша. Речовина перебуває в іонізованому стані, який називають плазмою, а рух потоку тісно пов'язаний з електромагнітними полями. Крім того, космічна плазма настільки розріджена, що частинки не стикаються між собою.
Тому досі лишалися відкритими питання: як плазма переходить у турбулентність і як розподіляється енергія флуктуацій у такій турбулентності. Фізики вважають, що це й надалі одна з нерозгаданих загадок.
Як обертається поле на різних масштабах
На великих масштабах плазма поводиться як рідина. Турбулентність розвивається через збудження вихорів та електромагнітних хвиль, а коливання стають випадковими. Проте обертання магнітного поля випадковим не є. Якщо дивитися радіально від Сонця, поля переважно обертаються проти годинникової стрілки.
На менших масштабах картина інша: поля обертаються за годинниковою стрілкою. Цей масштаб якраз збігається з переходом від рідиноподібної поведінки плазми до частинкоподібної.
Ми бачимо чітку структуру в спектрі, хоча турбулентність – це неструктуровані рухи,
– прокоментував перший автор статті доктор Масатомі Іїцава з Брауншвейзького технічного університету.
Доктор Йокої з Токійського університету наголосив на значенні відкриття та підсумував, що результати мають велике значення і для фізики плазми, і для астрофізики.
Чому це важливо
Турбулентність плазми відіграє вагому роль в астрофізиці: у магнітосфері Землі, сонячному вітрі, сонячних спалахах, міжпланетному просторі та акреційних дисках. Вона здатна впливати на ударні хвилі та магнітні хмари, які виникають у міжпланетному просторі після сонячних вивержень. Також це дуже важливий чинник для прогнозування геомагнітних бур.