Cluster наблюдает за космическими цунами

Космическая миссия Cluster предоставляет новые данные о работе «космического цунами», которое играет роль в нарушении спокойного и красивого сияния авроры (северного сияния), создавая в небе узоры танцующих огней. Обычно наблюдаемые в высокоширотных регионах, таких как Скандинавия или Канада, полярные сияния представляют собой красочные светящиеся завесы, вызванные взаимодействием высокоэнергетических частиц солнечного ветра с магнитным полем Земли.

Спокойная дуга сияния в начале вечера сменяется динамичными формами в результате возмущений в магнитосфере Земли, известных как «суббури». Эти возмущения, длящиеся 1–2 часа и охватывающие пространство от 100 до 150 000 км в высоту, могут влиять на повседневную жизнь, в частности, на прием GPS-сигналов. Понимание их физической природы важно для безопасности. Изучать такие сложные трехмерные явления с помощью одного аппарата — всё равно что пытаться предсказать поведение океанского цунами по одному бую, поэтому для их исследования необходимы одновременные измерения нескольких спутников, таких как созвездие Cluster.

Существуют две конкурирующие теоретические модели, описывающие эти суббури или космические цунами: модель «разрыва токового слоя» (Current-Disruption) и модель «нейтральной линии в ближнем хвосте» (Near Earth Neutral Line). Используя данные с четырех аппаратов Cluster, международная группа ученых подтвердила, что поведение некоторых суббурей согласуется с моделью разрыва токового слоя. Ключевым этапом для понимания является поздняя стадия развития суббури, когда потоки плазмы в магнитосферном хвосте демонстрируют инверсию направления.

Детальный анализ данных Cluster, полученных при пересечении такого региона инверсии потоков, провела команда под руководством доктора Тони Луи из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса (США). Благодаря уникальной возможности Cluster проводить одновременные многоточечные измерения, ученые впервые смогли оценить несколько физических параметров для такого региона. Сравнение направлений электрического тока и электрического поля показало, что особенности, связанные с инверсией потока, на самом деле очень сложны и состоят как из эффектов диссипации (преобразования энергии магнитного поля в энергию частиц), так и динамо-эффектов (преобразования энергии частиц в энергию магнитного поля) на локализованных участках.

«Наблюдаемые нами особенности согласуются с моделью разрыва токового слоя. Однако неясно, насколько общими являются эти выводы. В будущем будет изучено больше событий», — сказал доктор Луи. «Явление магнитной суббури — горячая тема исследований, — добавил Филипп Эскубе, научный сотрудник проектов Cluster и Double Star в Европейском космическом агентстве (ЕКА). — Этот новый результат Cluster, несомненно, внесет вклад в продолжающиеся научные дебаты и будет способствовать сотрудничеству с учеными, участвующими в новой миссии NASA THEMIS, специально посвященной изучению суббурь».

Источник: Европейское космическое агентство