Wind наткнулся на магнитный хвост

Благодаря счастливой случайности, пролетая через магнитный хвост Земли, космический аппарат Wind разрешил одну из самых давних загадок ближнего космоса - как магнитное поле Солнца взаимодействует с магнитным полем Земли...

Благодаря счастливой случайности, пролетая через магнитный хвост Земли, космический аппарат Wind разрешил одну из самых давних загадок ближнего космоса - как магнитное поле Солнца взаимодействует с магнитным полем Земли.

•	Такую форму магнитосфера Земли принимает из-за солнечного ветра

Wind был запущен в 1994 году для изучения солнечного ветра и его взаимодействия с магнитосферой – областью ближнего космоса, защищаемую магнитными полями Земли. 1 апреля 1999 года он пролетал через магнитный хвост Земли – зону, где магнитосфера сжата и вытянута солнечным ветром в форме хвоста, тянущемся на расстоянии, в 100 раз превышающем диаметр Земли. Физики из университета Калифорнии тщательно изучили эти данные - они предполагали, что корабль прошел сквозь зону, где линии магнитных полей Солнца и Земли замыкаются и в результате взаимодействия выбрасывают потоки заряженных частиц. Этот процесс, названный "магнитной перестройкой соединений" (magnetic reconnection), весьма интересует ученых, поскольку предполагается, что подобные процессы происходят во Вселенной во всех тех местах, где взаимодействуют магнитные поля. В частности, в атмосфере Солнца, где эта перестройка приводит к возникновению солнечных вспышек, а также в межзвездном пространстве.

При взаимодействии магнитных полей Земли и Солнца, частицы, движущиеся по магнитным линиям Солнца могут "проскользнуть" в магнитные линии Земли, направляясь к полюсам и вызывая северное сияние. Магнитная перестройка соединений происходит во внешних слоях магнитосферы, где противоположно направленные линии полей сталкиваются, рвутся и восстанавливаются в конфигурациях, похожих на шпильки - голова к голове. Эти двойные изгибы в магнитном поле резко выпрямляются, подобно резинке, отбрасывая потоки частиц плазмы в противоположном направлении со скоростью несколько сотен километров в секунду.

Район, где наблюдалось это явление, называется диффузионной областью. Он является источником противоположно направленных потоков, и его никогда ранее не удавалось обнаружить с космического корабля. Судя по наблюдениям Wind, протяженность его равна примерно половине диаметра Луны. Существенно, что наблюдаемые процессы происходили без столкновений частиц, то есть частицы плазмы двигались как бы сами по себе, не имея представления о существовании друг друга. Это объясняет, почему процесс происходит со столь высокой скоростью. Ведь до недавнего времени считалось, что он включает электромагнитные взаимодействия между частицами, однако в этом случае скорость должна быть раз в 10 ниже наблюдаемой.

В процессе, протекающем без столкновений, положительно заряженные ионы как более тяжелые отрываются первыми, в то время как меньшие по размерам электроны продолжают нести линии магнитного поля вдоль друг друга до момента кульминации, когда отрывающиеся электроны позволяют произойти процессу перестройки соединений. В обычной плазме заряды движутся хаотично, поэтому система в целом ведет себя как жидкость. Новые наблюдения подтверждают, что в данном случае процесс происходит без столкновений и что эта плазма не ведет себя как обычная жидкость. Вполне возможно, что процессы этого вида можно наблюдать везде во Вселенной, где в плазме присутствуют магнитные поля, и что магнитная перестройка соединений может играть в космосе гораздо большую роль, чем пока считают люди.