Grafický obraz představující NASA ACE a Wind a ESA Cluster kosmická loď, která narazí na trysky slunečních částic. Obrazový kredit: UC Berkeley Klikněte pro zvětšení
Flotila NASA a kosmických sond Evropské vesmírné agentury pozorovala obrovský paprsek elektricky nabitých částic ve slunečním větru mezi Sluncem a Zemí. Tryska, nejméně 200krát větší než Země, byla poháněna střetem magnetických polí v procesu zvaném „magnetické opětovné spojení“.
magnetické opětovné připojení ve slunečním větru
Tyto trysky jsou výsledkem přírodních urychlovačů částic zakrývajících všechno postavené na Zemi. Vědci staví na Zemi mílové urychlovače částic, aby společně rozbili atomy ve snaze pochopit základní fyzikální zákony.
Podobné trysky spojené s opětovným připojením se vyskytují v magnetickém štítu Země, což vytváří efekty, které mohou deaktivovat obíhající kosmickou loď a způsobit závažné magnetické bouře na naší planetě, někdy narušující elektrárny.
Nově objevené meziplanetární trysky jsou mnohem větší než ty, které se vyskytují v magnetickém štítu Země. Nové pozorování je prvním přímým měřením, které ukazuje, že k magnetickému opětovnému připojení může dojít na obrovských stupnicích.
Pochopení magnetického opětovného spojení je zásadní pro pochopení výbušných jevů po celém vesmíru, jako jsou sluneční erupce (exploze miliard megatun v sluneční atmosféře), výbuchy gama paprsků (intenzivní výbuchy záření z exotických hvězd) a laboratorní jaderná fúze. Stejně jako gumový pásek se může náhle zkrotit, když je zkroucený příliš daleko, magnetické opětovné spojení je přirozený proces, při kterém se energie ve stresovém magnetickém poli náhle uvolní, když změní tvar, urychluje částice (ionty a elektrony).
"Pouze s koordinovaným měřením pomocí kosmických lodí Sun-Earth jako ACE, Wind a Cluster můžeme prozkoumat vesmírné prostředí s bezprecedentními detaily a ve třech rozměrech," říká Dr. Tai Phan, hlavní autor výsledků, z University of California , Berkeley. "Vesmírné prostředí blízké Zemi je jedinou přírodní laboratoří, kde můžeme přímo měřit fyziku výbušných magnetických jevů vyskytujících se v celém vesmíru." Článek Phana se objeví jako titulní článek v Nature 12. ledna.
Sluneční vítr je zředěný proud elektricky nabitého (ionizovaného) plynu, který neustále fouká ze Slunce. Protože je sluneční vítr elektricky nabitý, nese s sebou sluneční magnetická pole. Sluneční vítr vznikající z různých míst na Slunci nese magnetická pole směřující různými směry. K magnetickému opětovnému připojení ve slunečním větru dochází, když se stlačí „listy“ opačně orientovaných magnetických polí. Přitom se listy spojí a vytvoří průřez ve tvaru X, který se potom zničí nebo zlomí a vytvoří novou geometrii magnetické čáry. Vytvoření jiné magnetické geometrie vytváří rozsáhlé proudy částic proudících pryč z místa opětovného připojení.
Až donedávna byla magnetická obnova většinou uváděna v „magnetosféře“ Země, což je přírodní magnetický štít obklopující Zemi. Skládá se z magnetických siločar generovaných naší planetou a chrání nás před nepřetržitým tokem nabitých částic, které vytvářejí sluneční vítr jejich vychýlením. Když však dojde k tomu, že meziplanetární čáry magnetického pole nesené slunečním větrem jsou v opačné orientaci k zemským magnetickým polím, dojde k opětovnému připojení a sluneční hmota může proniknout skrz zemský štít.
Některé předchozí události opětovného připojení měřené v pozemské magnetosféře naznačovaly, že tento jev byl v podstatě náhodný a nerovnoměrný a nepřesahoval několik desítek tisíc kilometrů. „Tento objev však urovná dlouhodobou debatu o tom, zda je opětovné propojení skutečně nesourodé, nebo zda může místo toho fungovat napříč rozsáhlými oblastmi ve vesmíru,“ uvedl Dr. Jack Gosling z University of Colorado, spoluautor na papíře a průkopník ve výzkumu opětovného připojení ve vesmíru.
Širší obraz magnetického opětovného spojení se objevil, když šest kosmických lodí? čtyři kosmické lodi Evropské kosmické agentury Cluster a NASA Advanced Composition Explorer (ACE) a Větrné sondy? 2. února 2002 létali ve slunečním větru mimo zemskou magnetosféru a objevili šanci. Během časového období asi dvou a půl hodin pozorovala každá kosmická loď postupně obrovský proud proudících částic, širokých nejméně 2,5 milionu kilometrů (asi 1,5 milionu mil nebo téměř 200 průměrů Země), způsobených největší událostí opětovného připojení vůbec měřeno přímo.
"Pokud by pozorované opětovné propojení bylo nepravidelné, jedna nebo více kosmických lodí by pravděpodobně nenarazilo na zrychlený tok částic," řekl Phan. "Kromě toho by nespravedlivé a náhodné události opětovného připojení vedly k tomu, že by různé kosmické lodi detekovaly trysky nasměrované různými směry, což nebyl případ."
Protože kosmická loď detekovala proudové letadlo déle než dvě hodiny, musí být opětovné připojení po dobu alespoň časově stabilní. Dalších 27 velkých událostí opětovného připojení? s přidruženými tryskami - byly identifikovány ACE a Windem, z nichž čtyři se rozšířily o více než 50 průměrů Země, nebo 650 000 kilometrů (asi 400 000 mil). Díky těmto dodatečným údajům by tým mohl dojít k závěru, že na opětovné připojení slunečního větru je třeba pohlížet jako na rozšířený a stabilní jev.
Událost 2. února 2002 mohla být značně větší, ale kosmická loď byla oddělena ne více než 200 průměry Země, takže její skutečný rozsah není znám. Dvě nové mise NASA pomohou posoudit skutečnou velikost těchto událostí a podrobněji je prozkoumat. Mise Sluneční observatoře pro pozemské vztahy (STEREO), která má být zahájena v květnu nebo červnu 2006, bude sestávat ze dvou kosmických lodí obíhajících kolem Slunce na opačných stranách Země, oddělených až 186 miliony mil (téměř 300 milionů kilometrů). Jejich hlavní posláním je pozorovat výrony Coronal Mass Ejections, miliardtunové erupce elektricky nabitého plynu ze Slunce, ve třech rozměrech. Kosmická loď však bude také schopna detekovat události magnetického opětovného připojení vyskytující se ve slunečním větru pomocí přístrojů, které měří magnetická pole a nabité částice. Mise Magnetospheric Multi-Scale (MMS), která má být zahájena v roce 2013, použije čtyři identické kosmické lodě na různých orbitách Země k provedení podrobných studií o příčině magnetického opětovného spojení v magnetosféře Země.
Původní zdroj: NASA News Release
