В рамках Магнитосферной многомасштабной миссии NASA ученые предложили теорию, объясняющую процесс быстрого магнитного пересоединения — изменения топологии силовых линий магнитного поля, приводящего к быстрым и сильным взрывам на Солнце. Открытие поможет лучше прогнозировать солнечную погоду, а также создавать более эффективные источники ядерной энергии. Статья опубликована в журнале Communications Physics.
Магнитное пересоединение — процесс изменения топологии силовых линий магнитного поля. На Солнце оно становится причиной коротких ярких взрывов, высвобождающих огромные количества энергии. Ученые долго пытались разгадать природу этого явления. Сделать это удалось в рамках Магнитосферной многомасштабной миссии (MMS) NASA. Исследователи разработали теорию, объясняющую то, как происходит наиболее взрывоопасный тип магнитного пересоединения — быстрое пересоединение — и почему оно происходит с постоянной скоростью.
«Мы уже давно знаем, что быстрое пересоединение происходит с определенной скоростью, которая кажется довольно постоянной, — говорит соавтор исследования Барбара Джайлз. — Но что на самом деле движет этой скоростью, до сих пор оставалось загадкой».
Новая теория объясняет то, как пересоединение происходит в бесстолкновительной плазме, частицы которой находятся настолько далеко друг от друга, что не сталкиваются. В условиях космоса большая часть плазмы находится именно в таком состоянии. По мнению ученых, быстрое пересоединение ускоряется эффектом Холла, который описывает взаимодействие между магнитными полями и электрическими токами. Во время быстрого магнитного пересоединения заряженные частицы в плазме (ионы и электроны) перестают двигаться в группе и начинают перемещаться по отдельности. В этот момент возникает эффект Холла, создающий нестабильный энергетический вакуум, в котором происходит пересоединение. Давление магнитных полей вокруг энергетического вакуума вызывает взрыв, который быстро высвобождает огромное количество энергии с предсказуемой скоростью.
Ученые планируют проверить свою теорию с помощью астрономических наблюдений, проведенных космическими аппаратами MMS. Понимание природы быстрого магнитного пересоединения поможет лучше предсказывать такие события, как геомагнитные бури и солнечные вспышки, влияющие на атмосферу Земли. Кроме того, дальнейшие исследования позволят лучше контролировать магнитные поля в термоядерных устройствах.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
