Wrażenie artysty na mikro turbulencje widoczne przez Cluster. Źródło zdjęcia: ESA Kliknij, aby powiększyć
Dzięki pomiarom przeprowadzonym przez ESA Cluster, zespół europejskich naukowców zidentyfikował „mikro-wiry w magnetosferze Ziemi.
Tak małych turbulencji wirowych, których istnienie przewidywano za pomocą modeli matematycznych, nie zaobserwowano wcześniej w kosmosie. Wyniki dotyczą nie tylko fizyki kosmicznej, ale także innych zastosowań, takich jak badania nad syntezą jądrową.
W dniu 9 marca 2002 r. Cztery satelity gromady, lecące w czworościennej formacji w odległości 100 kilometrów od siebie, przecinały północny magnetyczny wierzchołek? kiedy dokonali odkrycia. Płatki magnetyczne to obszary nad biegunami magnetycznymi, w których linie pola magnetycznego otaczające Ziemię tworzą lejek magnetyczny.
Kulki magnetyczne to dwa ważne regiony w magnetosferze ziemskiej, w których wiatr słoneczny? - stały przepływ naładowanych cząstek generowanych przez Słońce, które przecinają cały Układ Słoneczny - może bezpośrednio uzyskać dostęp do górnej warstwy atmosfery ziemskiej (jonosfery).
Duże ilości plazmy (gazu naładowanych cząstek) i energii są transportowane przez te i inne? Dostępne? regiony, aby przeniknąć magnetosferę - naturalną tarczę ochronną Ziemi. Tylko mniej niż jeden procent całej energii niesionej przez wiatr słoneczny i uderzającej w ziemską magnetosferę faktycznie się przedostaje, ale wciąż może mieć znaczący wpływ na systemy ziemskie, takie jak sieci telekomunikacyjne i linie energetyczne.
Zakradający się materiał słoneczny generuje turbulencje w plazmie otaczającej Ziemię, podobnie jak w płynach, ale z udziałem bardziej złożonych sił. Takie turbulencje powstają na przykład w obszarach przejścia między warstwami plazmy o różnej gęstości i temperaturze, ale mechanizmy jej powstawania nie są jeszcze całkowicie jasne.
Turbulencje występują w różnych skalach, od kilku tysięcy do kilku kilometrów. Z wielopunktowym in situ? pomiary, cztery satelity Cluster zgłosiły w 2004 r. istnienie turbulencji na dużą skalę - wirów o szerokości do 40 000 kilometrów, na boku magnetopauzy? (warstwa graniczna oddzielająca magnetosferę od wolnej przestrzeni). Nowe odkrycie? Micro? turbulencja, z wirami o średnicy zaledwie 100 kilometrów, jest pierwszym badaniem plazmy otaczającej Ziemię.
Klaster: niespotykane narzędzie diagnostyczne
Takie odkrycie jest bardzo istotne. Na przykład pozwala naukowcom zacząć łączyć turbulencje na małą i dużą skalę i zastanawiać się, jak to się faktycznie formuje i jakie są połączenia. Na przykład, jakie są podstawowe mechanizmy napędzające i kształtujące turbulencje? W jakim stopniu wiry przyczyniają się do transportu masy i energii przez warstwy graniczne? Czy małe wiry są potrzebne do wygenerowania dużych? A może duże wiry rozpraszają energię i tworzą kaskadę mniejszych?
Próbując odpowiedzieć na te pytania, Gromada jest bezprecedensowym narzędziem diagnostycznym dla pierwszej trójwymiarowej mapy środowiska bliskiego Ziemi, której wyjątkowość zapewniają jednoczesne obserwacje wielu statków kosmicznych. Klaster rewolucjonizuje nasze rozumienie sposobów i mechanizmów, dzięki którym aktywność Słońca wpływa na Ziemię.
Poza tym badania Cluster nad turbulencjami w plazmie na Ziemi, z zaangażowaną dynamiką i energiami, przyczyniają się do rozwoju podstawowych teorii na temat plazmy. Jest to ważne nie tylko w astrofizyce, ale także w odniesieniu do zrozumienia i obchodzenia się z plazmą w laboratoriach, biorąc pod uwagę dużą energię. Jest to szczególnie istotne w przypadku badań nad syntezą jądrową.
Na przykład dane Cluster uzupełniają badania nad fizyką plazmy w międzynarodowym projekcie ITER, eksperymentalnym kroku z udziałem kilku instytutów badawczych na całym świecie dla przyszłych elektrowni wytwarzających energię elektryczną. Pod tym względem Gromada, badając magnetosferę, ma bezpłatny dostęp do jedynego otwartego? Naturalnego laboratorium? do badań fizyki plazmy.
Oryginalne źródło: Portal ESA
