Скрытые порталы в магнитном поле Земли
Любимая тема научной фантастики — «портал» — необычное открытие в пространстве или времени, которое соединяет путешественников с далекими мирами. Хороший портал — это ярлык, путеводитель, дверь в неизвестность. Если бы они действительно существовали ….
Оказывается, что-то вроде, и исследователь из Университета Айовы, финансируемый НАСА, выяснил, как их найти.
«Мы называем их X-точками или областями диффузии электронов», — объясняет физик плазмы Джек Скаддер из Университета Айовы. «Это места, где магнитное поле Земли соединяется с магнитным полем Солнца, создавая непрерывный путь, ведущий от нашей собственной планеты к солнечной атмосфере на расстоянии 93 миллионов миль».
Наблюдения космического корабля НАСА «ТЕМИС» и европейские кластерные зонды показывают, что эти магнитные порталы открываются и закрываются десятки раз в день. Как правило, они расположены в нескольких десятках тысяч километров от Земли, где геомагнитное поле встречает наталкивающий солнечный ветер. Большинство порталов маленькие и недолговечные; другие зевают, обширны и устойчивы. Тонны энергичных частиц могут течь через отверстия, нагревая верхнюю атмосферу Земли, вызывая геомагнитные бури и зажигая яркие полярные сияния.
НАСА планирует миссию под названием «MMS», сокращение от Magnetospheric Multiscale Mission, которая должна быть запущена в 2014 году, для изучения этого явления. Изобилующие детекторами энергичных частиц и магнитными датчиками, четыре космических корабля MMS будут распространяться в магнитосфере Земли и окружать порталы, чтобы наблюдать, как они работают.
Только одна проблема: найти их. Магнитные порталы невидимы, нестабильны и неуловимы. Они открываются и закрываются без предупреждения «, и нет никаких указателей, чтобы направлять нас», отмечает Скаддер.
На самом деле, есть указатели, и Скаддер их нашел.
Порталы формируются в процессе магнитного переподключения. Смешивающиеся линии магнитной силы от Солнца и Земли перекрещиваются и соединяются, чтобы создать отверстия. «X-точки» — это место, где происходит крест-накрест. Внезапное соединение магнитных полей может вытолкнуть струи заряженных частиц из X-точки, создав «область диффузии электронов».
Чтобы узнать, как точно определить эти события, Скаддер посмотрел на данные космического зонда, который вращался вокруг Земли более 10 лет назад.
«В конце 1990-х годов космический корабль НАСА« Полярный »провел годы в магнитосфере Земли, — объясняет Скаддер, — и во время своей миссии он столкнулся со многими точками Х».
полярно-xpoint.jpg
Данные с космического корабля НАСА «Полярный», примерно в 1998 году, предоставили важные ключи к поиску магнитных X-точек.
Кредиты: НАСА
Поскольку у Polar были датчики, похожие на сенсоры MMS, Скаддер решил посмотреть, как X-точка выглядит на Polar. «Используя полярные данные, мы нашли пять простых комбинаций измерений магнитного поля и энергетических частиц, которые сообщают нам, когда мы столкнулись с X-точкой или областью диффузии электронов. Один космический аппарат, должным образом оборудованный, может выполнить эти измерения».
Это означает, что один член созвездия MMS с помощью диагностики может найти портал и предупредить других участников созвездия. Планировщики миссий долго думали, что MMS, возможно, придется потратить год или около того, чтобы научиться находить порталы, прежде чем сможет их изучить. Работа Скаддера сокращает процесс, позволяя MMS начать работать без задержки.
Это ярлык, достойный лучших фантастических порталов, только на этот раз порталы реальны. А с новыми «указателями» мы знаем, как их найти.
