4 Minutės
Nauji stebėjimai atskleidžia pickup jonus netoli Žemės
Nauja studija, kurią vadovavo dr. Michael Starkey iš Southwest Research Institute, praneša apie pirmuosius tiesioginius NASA Magnetospheric Multiscale (MMS) misijos pastebėjimus apie pickup jonus (PUI) ir su jais susijusią banginę veiklą saulės vėjuje netoli Žemės. Šie radiniai rodo, kad anksčiau nepakankamai įvertinta jonų populiacija gali daryti įtaką saulės vėjo kaitinimui ir, galiausiai, erdvės orų modeliams.
.avif)
Ši iliustracija vaizduoja Žemės magnetosferą, sąveikaujančią su saulės vėju. Magnetosfera saugo Žemę nuo žalingos saulės ir kosminės radiacijos.
MMS misija, paleista 2015 m., veikia keturių koordinuotų palydovų grupė, kuri matuoja elektrinius ir magnetinius laukus bei plazmos populiacijas Žemės magnetosferoje ir jos aplinkoje. Derindami didelės raiškos magnetinio lauko duomenis su dalelių matavimais ir teoriniais nestabilumo analizės rezultatais, tyrėjai nustatė plazmos bangas, atitinkančias augimą, kurį galėtų sukelti PUI.
Kaip formuojasi pickup jonai ir kodėl jie svarbūs
Formavimas ir greičio požymiai
Pickup jonai susidaro, kai per heliosferą driftuojančios neutralios dalelės jonizuojamos — dėl saulės ultravioletinės spinduliuotės, krūvių mainų arba susidūrimų — ir vėliau „pasiimamos“ saulės vėjo srauto. Po jonizacijos šios dalelės yra pagreitintos aplinkinių elektrinių ir magnetinių laukų, sudarydamos specifinius greičio erdvės pasiskirstymus, skiriančius jas nuo terminių saulės vėjo protonų ir elektronų.
MMS stebėjimuose PUI demonstravo būdingą neterminį greičio pasiskirstymą ir kartu nebuvo pastebimos kitos ryškios energetinių jonų ar elektronų populiacijos. Magnetinio lauko svyravimai, užregistruoti MMS, atitiko teorinius prognozes apie bangų augimą, kurį galėtų skatinti tokie neterminiai jonai, nurodant tiesioginį PUI–bangų sąveikos ryšį netoli Žemės esančiame saulės vėjuje.
Dr. Starkey pakomentavo pasekmes: "Šio tyrimo rezultatai rodo, kad PUI iš tiesų gali generuoti bangas saulės vėjuje netoli Žemės ir tai skatina poreikį atlikti platesnes statistines šių procesų studijas. Gali būti, kad PUI atlieka didesnį vaidmenį saulės vėjo kaitinime ir termalizacijoje netoli Žemės, nei manyta anksčiau, o tai reikštų dideles pasekmes saulės vėjo modeliams visoje heliosferoje."
Modeliavimas, ribotumai ir heliosferos pasekmės
Tyrėjai modeliavo atskiras jonų populiacijas (pagrindinis saulės vėjas, helio PUI, vandenilio PUI), siekdami nustatyti, kurie komponentai galėjo sukelti stebėtą banginę veiklą. Modeliavimas rodo, kad greičiausiai šaltinis yra helio ir (arba) vandenilio PUI, tačiau instrumentų jautrumo ir rūšių atskyrimo ribos neleidžia vienareikšmiškai identifikuoti konkrečios jonų rūšies šiame įvykyje.
Toliau nuo Saulės PUI santykinis tankis didėja, o jų vaidmuo bangų generavime, plazmos kaitinime ir termalizacijoje tampa reikšmingesnis. Išorinėje heliosferoje PUI žymiai prisideda prie saulės vėjo dinaminio slėgio ir veikia procesus terminacijos šoko srityje bei helioscheathe. Jei PUI taip pat daro įtaką arčiau Žemės, kaip tai rodo MMS stebėjimai, dabartiniai saulės vėjo evoliucijos modeliai ir erdvės orų prognozės gali reikalauti atnaujinimų, kad būtų atsižvelgta į PUI sukeltus bangų–dalelių sąveikos procesus.
Misijos ir įrangos kontekstas: MMS susideda iš keturių tetraedriškai išdėstytų palydovų, turinčių aukštos laiko raiškos magnetometrus ir dalelių instrumentus, skirtus mažo masto rekonekcijos ir plazmos procesų skiriamumui. Nors misija optimizuota magnetosferos tyrimams, jos jautrumas leido aptikti naują PUI valdomų bangų pasireiškimą priešistoriniame saulės vėjo regione.
Ekspertų įžvalgos
Dr. Elena Morales, astrofizikė, specializuojanti heliosferos plazmoje Kolorado universitete, pastebėjo: "Šis rezultatas primena, kad net mažo tankio dalelių populiacijos gali formuoti plazmos dinamiką per bangų generavimą. Patvirtinus, kaip dažnai PUI skatina bangas netoli Žemės, sužinosime, ar reikia peržiūrėti erdvės orų prognozėse naudojamus modelius."
Tyrėjų komanda ragina pradėti išsamesnius statistinius tyrimus, naudojant MMS ir papildomas misijas (pvz., Parker Solar Probe, Solar Orbiter), kad būtų parengti PUI pasitaikymo žemėlapiai, nustatyta jų rūšių sudėtis ir įvertinta jų reikšmė bangų–dalelių kaitinimui priklausomai nuo heliocentrinės distancijos.
Išvados
MMS stebėjimai pateikia pirmąsias tiesiogines įrodymų nuorodas, kad pickup jonai gali generuoti banginę veiklą saulės vėjuje netoli Žemės. Nors PUI netoli planetos yra santykinai reti, jų gebėjimas skatinti bangas ir prisidėti prie plazmos kaitinimo gali reikalauti saulės vėjo ir erdvės orų modelių atnaujinimų. Reikalingi nuolatiniai kelių palydovų stebėjimai ir specializuotas modeliavimas, kad būtų kiekybiškai įvertintas PUI paplitimas ir poveikis visoje heliosferoje.
Šaltinis: scitechdaily
Komentarai