?

Log in

No account? Create an account

Previous Entry | Next Entry

   Группа искусственных спутников «Кластер» обнаруживает пробоины в магнитном поле Земли

   «Наряду с тем, что магнитное поле Земли защищает нашу планету от большей части постоянного потока частиц, поступающих из солнечного ветра, известно, что в нашем естественном щите имеются пробоины или трещины, позволяющие солнечному ветру проникать в наше околоземное космическое пространство. Группа искусственных спутников Европейского космического агентства (ESA - European Space Agency), получившая, соответственно, название «Кластер», дает новое представление о положении и протяженности этих разрывов в магнитном щите Земли и наглядно показывает, что в то время, когда наша атмосфера надежно защищает нас, очевидные результаты влияния этих пробоин обнаруживаются в самых верхних слоях атмосферы и в области космического пространства, окружающего Землю, где спутники вращаются по орбите...

   В этом исследовании сообщается о наблюдениях за трещинами на обращенной к Солнцу стороне магнитного щита Земли - дневной стороне магнитопаузы. К счастью, эти трещины не подвергают земную поверхность опасности воздействия солнечного ветра; наша атмосфера защищает нас. А вот верхние слои атмосферы подвергаются воздействию.

    Очевидное влияние было обнаружено в самых верхних слоях атмосферы и в области околоземного космического пространства, где спутники вращаются по орбите. Источник: ESA (Европейское космическое агентство).
    [См. иллюстрацию справа.]

    Доминирующий физический процесс, вызывающий появление этих трещин, известен как магнитное перезамыкание, процесс, посредством которого в результате перекрытия магнитных силовых линий из разных магнитных доменов происходит их перезамыкание: закрытый магнитный щит открывается. Магнитное перезамыкание представляет собой физический процесс, действующий во всей Вселенной, начиная с формирования звезд и солнечных вспышек и заканчивая экспериментальными термоядерными реакторами на Земле. Однако остаются неясными условия, в которых происходит это явление, и его продолжительность.

    Что известно, так это то, что магнитное перезамыкание приводит к смешиванию разделенных до этого плазм, когда, например, плазма солнечного ветра проникает в магнитосферу. В данном случае два магнитных домена – это внутреннее магнитное поле Земли и межпланетное магнитное поле (IMF). (Солнечный ветер состоит не только из солнечных частиц (главным образом, протонов и электронов), он также служит носителем магнитного поля Солнца. За пределами межпланетного пространства таким полем является межпланетное магнитное поле (IMF).

    В течение более чем 700,000 лет ориентация земного магнитного поля с Юга на Север была достаточно устойчивой. В противоположность этому, ориентация IMF является крайне изменчивой, с полной инверсией, зачастую наблюдаемой на временной шкале в протокольных записях.

    Перезамыкание между IMF и магнитным полем Земли критически зависит от угла между этими полями. Специалисты в области физики космического пространства провели различие между перезамыканием, когда оба поля направлены противоположно или антипараллельно, и компонентным перезамыканием, когда IMF направлено по отношению к земному магнитному полю ни параллельно, ни антипараллельно. Это различие имеет очень важное значение, поскольку компонентное и антипараллельное перезамыкание имеют различные характеристики нарастания и приводят к различной протяженности трещин в магнитном щите. Различие между этими двумя типами магнитного перезамыкания в течение многих лет является предметом горячих дискуссий среди ученых, занимающихся изучением космического пространства.

  Положение спутниковой группировки «Кластер» и искусственного спутника «Двойная звезда TC-1» относительно магнитопаузы 25 февраля 2005 года [рис. слева]. Синими линиями изображены силовые магнитные линии, относящиеся к магнитному полю Земли. Элементы конструкции космического летательного аппарата увеличены в 5 раз.

    Впервые четыре космических аппарата, совершающих групповой полет (миссия ЕКА «Кластер»), предоставили однозначное доказательство высокоширотного антипараллельного перезамыкания на дневной стороне магнитопаузы, которое происходило квазисинхронно с низкоширотным компонентным перезамыканием, обнаруженным китайско-европейским спутником «Двойная звезда TC-1». TC-1 и группировка «Кластер» (с космическим аппаратом «Кластер», который удален примерно на 2000 км), находятся друг от друга на расстоянии более 30,000 км (смотрите ниже). Объемное изображение перезамыкания, которое определено с помощью повторного взятия проб в области ионной диффузии и связанных с ней магнитных нулевых полей (то есть в самом сердце процесса перезамыкания).

    "Эти наблюдения подтверждают представление о том, что оба перезамыкания, антипараллельное и компонентное, происходят на дневной стороне магнитопаузы, в одних и тех же условиях IMF , причем оба явления могут быть локальными характерными признаками глобальной картины перезамыкания", - говорит профессор Малькольм Дунлоп (Malcolm Dunlop) из Аплтонской лаборатории Резерфорда, Дидкот, Соединенное Королевство.

    "Этот замечательный комплект наблюдений показывает, что магнитное перезамыкание на магнитопаузе не такое простое явление, как это описывается в учебных пособиях! Он также убеждает в необходимости изучения процесса магнитного перезамыкания с одновременным применением многократного масштабирования"-, говорит Мэт Тэйлор (Matt Taylor), исполняющий обязанности научного сотрудника программы «Кластер» в Европейском космическом агентстве».
(15 февраля 2010 года. Переводчик: Дорохова Елена (Бюро переводов «Гольфстрим»)
http://www.astrogorizont.com/content/read-Gruppa_ickucctvennix_cputnikov_Klacter_obnaruzhivaet_proboini_v_magnitnom_pole_Zemli

   Оригинальный источник: University of Arizona News Release «Cluster Satellite Detects Rifts in Earth’s Magnetic Field» (January 22, 2010). http://www.universetoday.com/51816/cluster-satellite-detects-rifts-in-earths-magnetic-field/

   Multiple rifts in Earth's magnetic shield

  «The Earth's magnetic field protects our planet from most of the permanent flow of particles from the solar wind. Fissures in this magnetic shield are known to occur, enabling the solar wind to penetrate our near-space environment. A study based on data collected by the four ESA Cluster satellites and the CNSA/ESA Double Star TC-1 spacecraft, provides new insight into the location and duration of these ruptures in the Earth's magnetic shield.

   This study reports the observation of fissures on the Sun-facing side of the Earth's magnetic shield – the dayside magnetopause. Fortunately, these fissures don't expose Earth's surface to the solar wind; our atmosphere protects us, even when our magnetic field doesn't. However, clear effects have been detected high in the upper atmosphere and in the region of space around Earth where satellites orbit. The dominant physical process causing these cracks is known as magnetic reconnection, a process whereby magnetic field lines from different magnetic domains collide and reconnect: opening the closed magnetic shield. Magnetic reconnection is a physical process at work throughout the Universe, from star formation to solar explosions to experimental fusion reactors on Earth. However, the conditions under which it occurs and how long it lasts remain unclear.

   What is known is that magnetic reconnection leads to the mixing of previously separated plasmas when, for instance, the solar wind plasma enters the magnetosphere (see Animation 1). In this instance the two magnetic domains are the Earth's internal magnetic field, and the interplanetary magnetic field (IMF). (The solar wind is not only composed of solar particles (mostly protons and electrons), it also carries the Sun's magnetic field. Out among the planets, this field is the IMF.)

   For more than 700,000 years, the South to North orientation of the terrestrial magnetic field has been rather steady. In contrast, the IMF orientation is highly variable, with total inversion frequently observed on times-scales of minutes.

   Reconnection between the IMF and the Earth's magnetic field critically depends on the angle between these fields. Space physicists have made a distinction between reconnection when both fields are in opposite directions, or anti-parallel, and component reconnection, when the IMF is neither parallel nor anti-parallel to the terrestrial magnetic field. The distinction is important since component and anti-parallel reconnection have different onset characteristics and lead to different duration of the fissures in the magnetic shield. The distinction between these two types of magnetic reconnection has been the subject of hot debate among space scientists for many years.

   For the first time, four spacecraft flying in constellation (the ESA Cluster mission), have provided unambiguous evidence of anti-parallel reconnection at high latitude on the dayside magnetopause, occurring quasi-simultaneously with a period of low-latitude component reconnection detected by the Sino-European Double Star TC-1 satellite. TC-1 and the Cluster array (with the Cluster spacecraft separated by ~2000 km) are more than 30,000 km apart (Figure 1). The 3D reconnection picture, determined by repeated sampling of the ion diffusion region and associated magnetic null fields (i.e. the heart of the reconnection process), is shown in Animation 2.

   "These observations support the idea that both anti-parallel and component reconnection occur at the dayside magnetopause under the same IMF conditions and that both phenomena might be the local signatures of a global reconnection picture", says Professor Malcolm Dunlop from the Rutherford Appleton Laboratory, Didcot, UK.

   "This remarkable set of observations shows that magnetic reconnection at the magnetopause is not as simple as it is described in textbooks! It also demonstrates the need for the capability to study magnetic reconnection at multiple scales simultaneously", says Matt Taylor, acting Cluster project scientist at the European Space Agency». (20 Jan 2010). http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=46333

   Reference publication
   Dunlop, M.W., Zhang, Q.-H., Xiao, C.-J., He, J.-S., Pu, Z.,  Fear, R.C.,  Shen, C., and Escoubet, C.P., Reconnection at high latitudes: Antiparallel merging, Phys. Rev. Lett., 102, 075005, 2009. DOI: 10.1103/PhysRevLett.102.075005

  На эту тему:

   «THEMIS» указал на протечки в магнитном щите Земли

Картинка 1 из 13
Солнечный ветер (силовые линии показаны красным) набегает на магнитосферу Земли (голубые линии), постоянно проверяя её на прочность (иллюстрация Steele Hill/NASA)

   «Следующий пик активности Солнца не слишком понравится обитателям планеты Земля. Новые наблюдения системы спутников показали учёным, что ориентирование силовых линий магнитных полей Солнца и Земли в одном направлении в этот раз позволит значительному количеству плазмы беспрепятственно войти в атмосферу нашей планеты.

   Неожиданно широкий пласт высокоэнергетических заряженных частиц в земной магнитосфере был обнаружен астрофизиками из космического центра Годдарда (Goddard Space Flight Center). Новые данные свидетельствуют о том, что защита нашей планеты от вредного космического излучения значительно ослабла и продолжает истощаться.

   Напомним, что солнечный ветер (потоки ионизированных частиц, разогнанные иногда до полутора миллионов километров в час) чаще всего проявляется на Земле в виде красивых полярных сияний. В обычное время планета защищена от него своим магнитным щитом (магнитосферой).

Картинка 2 из 13
Магнитный щит Земли прикрывает планету со всех сторон. Однако, как выяснилось, и он может дать течь. Предполагаемые размеры брешей: в ширину порядка четырёх диаметров Земли, в длину – около семи (иллюстрация NASA)

   Тот же самый солнечный ветер вызывает магнитные бури, влияет на работу спутников, выводит из строя электрические сети на Земле, мешает космонавтам работать в открытом космосе, угрожая их здоровью и даже жизни.

   И вот теперь система спутников «THEMIS» (мы рассказывали о ней в этом материале) обнаружила во внешнем слое магнитосферы постепенно разрастающийся слой заряженных частиц шириной почти в 6,5 тысячи километров.

   "Если так будет продолжаться, то в 2011-2012 годах (пик солнечного цикла) жители планеты испытают на себе сильнейшие геомагнитные бури, увидят самые яркие полярные сияния и зарегистрируют самые сильные волнения в радиационном поясе Земли ", — рассказывает Дэвид Сайбек (David Sibeck), эксперт NASA по космической погоде.

   Об этом открытии учёные рассказали на очередном собрании Американского геофизического союза (American Geophysical Union) в Сан-Франциско.

Картинка 3 из 13
Благодаря пяти спутникам «THEMIS» и наблюдательности астрофизиков земляне хотя бы вовремя узнают об ожидаемых бурях (иллюстрация NASA CI Lab/Tom Bridgman)

   Конечно, бывало всякое. Солнце уже не раз бушевало и сильнее, но если раньше нас защищала магнитосфера, то что же будет на этот раз? И что стало причиной образования тех самых «протечек»?

   Солнечный ветер всё время меняется и треплет магнитное поле Земли, как ветер флаг или флюгер.

   Силовые линии магнитного поля нашей планеты выравниваются в разных направлениях над различными регионами. Ближе к экватору (где солнечный ветер сильнее всего «давит» на магнитосферу) линии направлены на север.

   Солнечный ветер обладает своим собственным полем, которое также постоянно меняется в течение 11-летнего цикла солнечной активности.

   Ранее считалось, что когда вектора полей сонаправлены, а именно оба «указывают» на север, то это лишь усиливает защиту Земли.

Картинка 11 из 13
«Вредность» набегающих силовых линий солнечного ветра сильно зависит от их направления (иллюстрация NASA/Goddard Space Flight Center)

   Данный вывод был сделан на основе наблюдений: когда линии магнитного поля солнечного ветра направлены на юг, полярные сияния ярче, возрастает опасность нахождения в открытом космосе без соответствующей защиты.

   «Учёные вполне логично считали, что наибольшее количество заряженных частиц попадают в земную магнитосферу, когда линии магнитного поля солнечного ветра „указывают“ на юг», — рассказывает Сайбек в пресс-релизе NASA.

   Однако «THEMIS» показала, что это не так. Данные с системы спутников указывали на то, что «слой солнечных частиц» становится толще, когда поля сонаправлены, говорит исследовательница Марит Ойросет (Marit Øieroset) из университета Калифорнии в Беркли, впервые заметившая этот эффект в ходе работы с «THEMIS».

   В результате дальнейших исследований и расчётов выяснилось, что выравнивание линий полей (в одном направлении) позволяет проходить через магнитную защиту Земли до 20 раз большему количеству заряженных частиц.

   Чтобы выяснить, каков механизм данного процесса, астрофизики создали несколько компьютерных моделей, которые сымитировали процессы, наблюдаемые системой «THEMIS».


Поток высокоэнергетических частиц из вытянутой области магнитного поля возвращается к Земле и проявляется в виде полярных сияний (иллюстрации NASA)

   Астрофизики предполагают, что возможным виновником всего являются направленные на север силовые магнитные линии солнечного ветра, которые соединяются с магнитосферой Земли, рассказывает физик Джимми Раедер (Jimmy Raeder) из университета Нью-Гемпшира (University of New Hampshire), принимавший участие в разработке компьютерных моделей.

   По мере приближения такой линии к нашей планете она «падает» на полюса (а за ней и принесённые заряженные частицы) и охватывает Землю, как осьминог свою жертву.

   Это явление, известное как магнитное перезамыкание (magnetic reconnection), прорывает в магнитосфере Земли гигантские бреши, позволяя плазме войти внутрь (в высоких широтах в обоих полушариях с освещённой стороны планеты).

   «Мы и ранее (с помощью других спутников) время от времени наблюдали на полюсах нечто подобное, однако не придавали этому должного значения», - рассказывает Раедер.

   Впрочем, одного (пусть даже и широкого) слоя заряженных частиц всё же недостаточно для того, чтобы создать значительные геомагнитные бури. Пока что Земля и её обитатели наслаждаются периодом относительного спокойствия, хотя в магнитосфере продолжается накопление запаса высокоэнергетических частиц.

   Самый сложный для планеты период начнётся тогда, когда солнечная активность возрастёт и направленные теперь уже на юг линии придадут накопленной плазме дополнительный заряд. Вот тогда-то астрофизики и ожидают эффекта, схожего со взрывом газа, к которому не вовремя поднесли зажжённую спичку». (26 декабря 2008). http://www.membrana.ru/particle/1939

  См. также

   Федор Дергачев «В лаборатории исследователя. Часть 6» http://4humanity.livejournal.com/1424.html

   «Космический шторм усиливается» http://4humanity.livejournal.com/1008.html

   «Солнечный ветер ослабевает» http://artefact-2007.livejournal.com/19645.html

   «Сила магнитного поля Солнца увеличилась в два раза» http://artefact-2007.livejournal.com/8235.html

   «Гипотезы о причинах солнечных аномалий» (Магнитная переполюсовка Солнца-2) http://artefact-2007.livejournal.com/7592.html

   «Магнитная переполюсовка Солнца» http://artefact-2007.livejournal.com/6774.html


  [Вместо комментария

   Федор Дергачев – «Л.В.» 31-05-2011, 17:47

   «Вычисленный наукой срок времени «Ч» (завершения магнитной переполюсовки Земли) был указан в моей статье «Прокляты и забыты. Часть 3» http://artefact-2007.livejournal.com/28375.html (раздел «Будущее. Прокляты и забыты»). Это 3991 год.

    Цитирую ссылки из данной статьи:
    «Магнитная “броня” планеты Земля». («Расчёты показывают, что к концу четвёртого тысячелетия (в 3991 г.) Земля может остаться на какое-то время без магнитного поля…»)
http://nuclphys.sinp.msu.ru/pilgrims/cr13.htm
   «Для общего магнитного поля [Земли] ослабление почти до нуля рассчитано ещё в 1974 году. При сохранении современного градиента это 3991 год». (12.04.2010 | 09:40). http://kp.ru/forum/article/616928/answers/3608692/

  В то же время там же я указал, что «точность прогнозируемых сроков не имеет значения, так как описываемый процесс может ускориться в любой момент».

  Сейчас скажу, что уверен – момент такого ускорения начинается. И последствия уже регистрируются – см. «THEMIS указал на протечки в магнитном щите Земли»
  Эта статья о «магнитном перезамыкании» была опубликована 26 декабря 2008, а что было летом 2010, помнят все – см. «На наш век уже не хватит» http://4humanity.livejournal.com/16058.html
   
Так что 3991 года ждать не придется – уверен, что «магнитная драма» начнется гораздо раньше. Скорее всего, уже началась…» http://my.mail.ru/community/in_alten_zeiten/4FB8DE3997793B61.html?thread=6847FB5786A4EEA8&skip=0 ]

Latest Month

May 2019
S M T W T F S
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031 

Сообщества, связанные с космической тематикой, непознанным и таинственным:

2mars - Сообщество добровольцев для путешествия на Марс
ru_fenomen - Охотники за феноменами
ru_paleocontact - Теория палеоконтакта
ru_universe - Космические новости и открытия
Powered by LiveJournal.com
Designed by Lilia Ahner