Kwartet obserwatorów pogody kosmicznej ESA, Cluster, odkrył wiry wyrzuconego materiału słonecznego wysoko nad Ziemią. Przegrzane gazy uwięzione w tych strukturach prawdopodobnie tunelują swoją drogę do magnetycznego „bąbla” Ziemi, magnetosfery. To odkrycie prawdopodobnie rozwiązuje 17-letnią tajemnicę tego, w jaki sposób magnetosfera jest stale uzupełniana zelektryfikowanymi gazami, kiedy powinna działać jak bariera.
Pole magnetyczne Ziemi jest pierwszą linią obrony naszej planety przed bombardowaniem przez wiatr słoneczny. Sam wiatr słoneczny jest wystrzeliwany ze Słońca i przenosi pole magnetyczne Słońca w całym Układzie Słonecznym. Czasami to pole magnetyczne jest wyrównane z ziemskim, a czasem wskazuje w przeciwnym kierunku.
Kiedy dwa pola wskazują przeciwne kierunki, naukowcy rozumieją, jak? Drzwi? w polu Ziemi można otworzyć. Zjawisko to, zwane „ponownym połączeniem magnetycznym”, pozwala na napływanie i gromadzenie wiatru słonecznego w zbiorniku znanym jako warstwa graniczna. Przeciwnie, gdy pola są wyrównane, powinny stanowić nieprzepuszczalną barierę dla przepływu. Jednak pomiary warstwy granicznej w statku kosmicznym, datowane na 1987 rok, stanowią zagadkę, ponieważ wyraźnie pokazują, że warstwa graniczna jest pełniejsza, gdy pola są wyrównane niż wtedy, gdy nie są. Jak więc wieje wiatr słoneczny?
Dzięki danym z czterech latających formacji statku kosmicznego misji ESA Cluster naukowcy dokonali przełomu. 20 listopada 2001 r. Flotylla gromadowa krążyła zza Ziemi i właśnie przybyła na półmrok po stronie planety, gdzie wiatr słoneczny przesuwa się obok magnetosfery Ziemi. Tam zaczął napotykać gigantyczne wiry gazu w magnetopauzie, zewnętrznej? Krawędzi? magnetosfery.
„Te wiry były naprawdę dużymi budowlami o średnicy około sześciu promieni Ziemi”. mówi Hiroshi Hasegawa, Dartmouth College, New Hampshire, który analizuje dane z pomocą międzynarodowego zespołu kolegów. Ich wyniki określają wielkość wirów na prawie 40 000 kilometrów każdy, i po raz pierwszy takie struktury zostały wykryte.
Te wiry są znane jako produkty niestabilności Kelvina-Helmholtza (KHI). Mogą wystąpić, gdy dwa sąsiednie przepływy poruszają się z różnymi prędkościami, więc jeden przesuwa się obok drugiego. Dobrym przykładem takich niestabilności są fale podnoszone przez wiatr ślizgający się po powierzchni oceanu. Chociaż fale KHI były obserwowane wcześniej, to po raz pierwszy faktycznie wykrywane są wiry.
Kiedy fala KHI zwija się w wir, staje się znana jako „oko kota Kelvina”. Dane zebrane przez Cluster pokazały zmiany gęstości zelektryfikowanego gazu, dokładnie w magnetopauzie, dokładnie takie jak te oczekiwane podczas podróży przez oko „Kelvina Cat”.
Naukowcy postulowali, że jeśli struktury te utworzą się w magnetopauzie, mogą być w stanie przyciągnąć duże ilości wiatru słonecznego do warstwy granicznej podczas zapadania się. Gdy cząstki wiatru słonecznego zostaną przeniesione do wewnętrznej części magnetosfery, mogą zostać silnie wzbudzone, pozwalając im uderzyć w ziemską atmosferę i doprowadzić do powstania zorzy polarnej.
Odkrycie gromady wzmacnia ten scenariusz, ale nie pokazuje dokładnego mechanizmu, za pomocą którego gaz jest transportowany do bańki magnetycznej Ziemi. Dlatego naukowcy wciąż nie wiedzą, czy jest to jedyny proces wypełniania warstwy granicznej, gdy pola magnetyczne są wyrównane. Hasegawa mówi, że na te pomiary naukowcy będą musieli poczekać na przyszłą generację satelitów magnetosferycznych.
Oryginalne źródło: ESA News Release
