Международная группа исследователей обнаружила скрытый магнитный паттерн в хаотичном движении космической плазмы. Открытие было сделано с помощью данных зонда NASA Parker Solar Probe и опубликовано в журнале The Astrophysical Journal Letters. Результаты работы могут помочь ученым лучше понять природу солнечного ветра и механизмы возникновения космической погоды.
В отличие от земных жидкостей и газов, вещество в космосе представлено плазмой — электрически заряженными частицами. Из-за низкой плотности частицы редко сталкиваются друг с другом, а их взаимодействие с магнитными и электрическими полями создает специфическую турбулентность, которую долгое время было трудно объяснить.
Механизм магнитного разворота
Анализируя высокоточные измерения частиц и магнитных полей, ученые из Technische Universität Braunschweig, Токийского университета и ряда других институтов десяти стран заметили закономерность в направлении вращения магнитных полей. Выяснилось, что на разных масштабах длин волн это вращение меняется на противоположное.
При взгляде по направлению от Солнца магнитные поля на крупных масштабах обычно вращаются против часовой стрелки. Однако на очень малых масштабах направление сменяется на вращение по часовой стрелке. Этот разворот становится более выраженным и смещается в сторону более длинных волн по мере удаления солнечного ветра от Солнца.
Переход от жидкости к частицам
Смена направления происходит на критической границе, где плазма перестает вести себя как единая текучая жидкость и начинает проявлять динамику отдельных частиц. Это открытие доказывает наличие организованной структуры даже в системе, которая кажется полностью непредсказуемой.
Как отметил первый автор исследования Масатоми Иидзава из TU Braunschweig, в спектре видна четкая структура, несмотря на то что сама турбулентность представляет собой неструктурированные движения. Йокои из Токийского университета добавил, что полученные результаты имеют большое значение для астрофизики и физики плазмы.
Значение для прогнозирования штормов
Понимание процессов в плазменной турбулентности важно, так как она присутствует во многих уголках Вселенной: в магнитосфере Земли, межпланетном пространстве и аккреционных дисках вокруг астрономических объектов.
Турбулентность влияет на ударные волны и облака магнитного вещества, которые перемещаются в космосе после солнечных вспышек. Поскольку эти возмущения провоцируют геомагнитные штормы, новые данные помогут улучшить физические модели, используемые для прогнозирования космической погоды.
