4 Minuten
Nauji stebėjimai atskleidžia pickup jonus prie Žemės
Naujas tyrimas, kuriam vadovavo dr. Michael Starkey iš Southwest Research Institute, praneša apie pirmuosius tiesioginius NASA Magnetospheric Multiscale (MMS) misijos stebėjimus, kuriuose užfiksuoti pickup jonai (PUIs) ir su jais susijusi banginė veikla saulės vėjo srityje netoli Žemės. Šie rezultatai rodo, kad anksčiau nepastebėta jonų populiacija gali daryti įtaką saulės vėjo kaitinimui ir, galų gale, erdvės oro sąlygų modeliams.
.avif)
Ši iliustracija vaizduoja Žemės magnetosferą, sąveikaujančią su saulės vėju. Magnetosfera apsaugo Žemę nuo kenksmingos saulės ir kosminės spinduliuotės.
MMS misija, paleista 2015 m., valdo keturis koordinuotai veikiančius kosminius aparatus, matuojančius elektrinius ir magnetinius laukus bei plazmos populiacijas Žemės magnetosferos viduje ir aplink ją. Derindami didelės raiškos magnetinio lauko duomenis su dalelių matavimais ir teoriniais nestabilumo analizės rezultatais, tyrėjai nustatė plazmos bangas, atitinkančias augimą, kurį gali sukelti pickup jonai.
Kaip susiformuoja pickup jonai ir kodėl jie svarbūs
Formavimas ir greičio požymiai
Pickup jonai atsiranda, kai per heliosferą sklandančios neutralios dalelės jonizuojasi – dėl saulės ultravioletinės spinduliuotės, krūvių apsikeitimo arba susidūrimų – ir tuomet yra „pagaunamos" saulės vėjo srovės. Sureagavusios jos yra pagreitinamos aplinkinių elektrinių ir magnetinių laukų ir susiformuoja ryškiai skirtingos greičio erdvės pasiskirstymo formos, kurios skiriasi nuo terminio saulės vėjo protonų ir elektronų pasiskirstymų.
MMS stebėjimuose PUIs parodė būdingą neterminį greičio pasiskirstymą ir nebuvo fiksuota lygiagrečiai kitų ryškių energingų jonų ar elektronų populiacijų. Magnetinio lauko svyravimai, užfiksuoti MMS, atitiko teorines prognozes apie bangų augimą, kurį galėtų skatinti tokie neterminiai jonai, nurodant tiesioginį PUI–bangų sąsajų egzistavimą netoli Žemės esančiame saulės vėjuje.
Dr. Starkey komentavo pasekmes: "Šio tyrimo rezultatai rodo, kad PUIs iš tiesų gali generuoti bangas saulės vėjuje netoli Žemės ir pabrėžia poreikį atlikti platesnes statistines šių procesų studijas. Gali būti, kad PUIs atlieka didesnį vaidmenį saulės vėjo kaitinime ir termalizacijoje netoli Žemės, nei manyta anksčiau, o tai turėtų didelės įtakos saulės vėjo modeliams visoje heliosferoje."
Modeliavimas, apribojimai ir heliosferos pasekmės
Tyrėjai modeliavo atskiras jonų populiacijas (pagrindinį saulės vėjo komponentą, helio PUIs, vandenilio PUIs), kad nustatytų, kurie komponentai galėtų skatinti stebėtą banginę veiklą. Modeliavimas rodo, kad tikėtini šaltiniai yra helio ir/ar vandenilio PUIs, tačiau prietaisų jautrumo ir rūšių atskyrimo ribos neleidžia šiuo atveju vienareikšmiškai identifikuoti konkrečios jonų rūšies.
Toliau nuo Saulės PUIs santykinis tankis didėja, ir jų vaidmuo bangų generavime, plazmos kaitinime bei termalizacijoje tampa reikšmingesnis. Išorinėje heliosferoje PUIs žymiai prisideda prie saulės vėjo dinaminio slėgio ir veikia procesus terminio šoko srityje bei heliosheath zonoje. Jei PUIs daro įtaką taip pat ir arčiau Žemės, kaip rodo MMS stebėjimai, esami saulės vėjo evoliucijos modeliai ir erdvės oro prognozės gali prireikti atnaujinimų, kad būtų įtrauktos PUI sukeliamų bangų ir dalelių sąveikos.
Misijos ir instrumentų kontekstas: MMS susideda iš keturių tetraedriškai išdėstytų kosminių aparatų, turinčių aukšto laiko raiškos magnetometrus ir dalelių instrumentus, skirtus išspręsti smulkios apimties rekonekcijos ir plazmos procesus. Nors aparatai optimizuoti magnetosferos tyrimams, jų jautrumas leido aptikti šį naują PUI sukeliamų bangų požymį priešakinėje saulės vėjo dalyje.
Ekspertų įžvalgos
Dr. Elena Morales, heliosferinės plazmos specialistė iš Colorado universiteto, pateikė savo požiūrį: "Šis rezultatas primena, kad net ir mažo tankio dalelių populiacijos gali formuoti plazmos dinamiką per bangų generavimą. Patvirtinus, kaip dažnai PUIs sukelia bangas netoli Žemės, paaiškės, ar reikia peržiūrėti modelius, naudojamus erdvės oro prognozėms."
Tyrėjų grupė ragina išplėsti statistinius tyrimus, naudojant MMS ir papildomas misijas (pvz., Parker Solar Probe, Solar Orbiter), siekiant žemėlapiuoti PUI pasitaikymą, rūšių sudėtį bei jų vaidmenį bangų ir dalelių kaitinime priklausomai nuo heliocentrinio atstumo.
Išvados
MMS stebėjimai pateikia pirmą tiesioginį įrodymą, kad pickup jonai gali generuoti banginę veiklą saulės vėjuje netoli Žemės. Nors PUIs netoli mūsų planetos yra santykinai retai pasitaikantys, jų gebėjimas skatinti bangas ir prisidėti prie plazmos kaitinimo gali pareikalauti atnaujinti saulės vėjo ir erdvės oro modelius. Tolimesni daugiaplius kosminių aparatų stebėjimai ir tikslingas modeliavimo darbas reikalingi, kad būtų kiekybiškai įvertintas PUI paplitimas ir poveikis visoje heliosferoje.
Quelle: scitechdaily
Kommentar hinterlassen