ЕКА:Солнечный ветер состоит из мини-вихрей

Используя  квартет спутников  ЕКА «Кластер» (Cluster) в качестве «микроскопа» в изучении космической плазмы, ученые, при увеличении солнечного ветра выявили мельчайшие, еще ранее неизвестные, детали. Были обнаружены крошечные турбулентные завитки, которые могли бы играть большую роль в нагревании плазмы, сообщает Европейское Космическое Агентство.

Турбулентность является очень сложным комплексным явлением, и ее можно встретить повсюду вокруг нас. Очевидно, в воде, текущей из крана,  вокруг крыла самолета, в экспериментальных термоядерных реакторах на Земле, также и в космосе.

В потоке заряженных частиц, испускаемых Солнцем - солнечном ветре - турбулентность, как полагают, играют ключевую роль в поддержании своего тепла, и потоки его мчатся от звезды по всей Солнечной системе.

В движении солнечный ветер расширяется, охлаждается, но в гораздо меньшей степени, чем можно было бы ожидать, если бы поток был однородным.

Турбулентность возникает в результате нарушений в потоке частиц и силовых линий магнитного поля. Но понимание того, как эта энергия передается от больших масштабов, где она возникает, к меньшим масштабам, где она рассеивается, все равно, что пытаться проследить движение энергии в потоке реки, от гладкого и плавного течения вплоть до небольших турбулентных водоворотов, образующихся в нижней части водопада.

В новом исследовании, два из четырех спутников «Кластер» сделали чрезвычайно детальные наблюдения плазменной турбулентности в солнечном ветре.

Они анализировали участки потока плазмы в "режиме серийной съемки", делая 450 измерений в секунду.

Сравнивая полученные результаты с компьютерным моделированием, ученые подтвердили существование полей электрического тока  всего в 20 км в поперечнике, на границе турбулентных завихрений.

"Это показывает, в первый раз, что плазма солнечного ветра чрезвычайно структурирована в этом высоком разрешении", - говорит Сильвия Перри из Университета -делла-Калабрия, Италия и ведущий автор статьи, сообщающей о результатах.

 «Кластер» ранее обнаруживал электрические поля в гораздо больших масштабах - 100 км,  в магнитослое, регионе, зажатом между магнитный пузырем Земли - магнитосферой - и головной ударной волной, которая возникает во время встречи с солнечным ветром.

В границах этих турбулентных вихрей был обнаружен процесс "магнитного пересоединения", в котором противоположно направленные силовые линии спонтанно нарушаются и восстанавливают связь с другими близлежащими линиями поля, освобождая, таким образом, свою энергию.

"Хотя мы до сих пор не обнаружили повторение процессов в этих новых, более мелких масштабах, но ясно, что мы видим каскады энергии, которые могут вносить вклад в общий нагрев солнечного ветра", - сказала д-р Перри.

Будущие миссии, такие как Solar Orbiter ESA и NASA Solar Probe Plus  смогут определить, наблюдаются ли подобные процессы также ближе к Солнцу, а Магнитосферная многоуровневая миссия НАСА (NASA’s Magnetospheric Multiscale mission)  будет конкретно исследовать небольшие регионы, где «переподключение» может происходить.

"Результаты миссии «Кластер» демонстрирует уникальные возможности для исследования универсальных физических явлений», - комментирует Мэтт Тейлор, ученый из проекта ЕКА «Кластер».

"Будущие миссии с использованием нескольких спутников сделают очень подробные исследования этих мелкомасштабных плазменных явлений и обеспечат дальнейшие измерения  в контексте деятельности комплекса спутников «Кластер»".