Новости высоких технологий

Кaк Зeмля и мнoгиe другиe миры, Сoлнцe имeeт мaгнитнoe пoлe, кoтoрoe прoнизывaeт всю eгo живoт, и прoстирaeтся дaлeкo зa прeдeлы ee пoвeрxнoсти. Этo пoлe нoсит нa пoвeрxнoсти, инoгдa свoрaчивaясь в пeтли и другиe слoжныe структуры. Плaзмa — иoнизирoвaннoe вeщeствo, кoтoрoe мoжнo нaйти в сoлнeчный, чaстo слeдуeт ee мaгнитнoй структуры. Нo инoгдa oни прaктичeски всeгдa тесно связаны между собой линии поля сходятся и быстро пересоединяются, в результате чего частицы потока вперед с невероятной скоростью. Скорость пересоединения всегда оставалась загадкой, так как не ответил уравнений. Объяснение, придумывая лет; ни один из них не был удовлетворительным. Однако новые теоретические основы для научных исследований плазмоидной нестабильность, кажется, обещал тайну.

Магнитное пересоединение происходит не только от Солнца, но и других различных астрофизических и земных явлений. Если заряженные частицы летят от Солнца в наш мир, а затем проникает в магнитное поле Земли, образуя полярные сияния, это из-за магнитного пересоединения. Если в межзвездном пространстве турбулентная плазма, магнитное пересоединение, нагревает электроны; этот же механизм может даже стоять мощные гамма-всплески. И здесь, на Земле, мы можем провести лабораторные эксперименты не только изучить само явление, но его последствия, если, например, горячая плазма в центре смешивается с более холодной внешней плазмы ближе к стороне магнит термоядерном реакторе.

С точки зрения физики все очень просто:

  • У нас есть магнитное поле, которое создается любое количество стержневых магнитов.
  • Поместите эти магниты различных конфигураций по отношению друг к другу.
  • Мы видим, как линии разъединяются в определенных местах и пересоединяются другие, чем изменение поля.

Вот оно! Магнитное пересоединение. Благодаря серии космических исследований, мы смогли проверить и подтвердить явление магнитного пересоединения довольно прочно, как и выбросе солнечных вспышек, так и в полярных сияниях на Земле.

Но дьявол кроется в деталях, как говорится.

Для астрофизиков одна из самых важных частей плазмы в электрический ток. Так как плазма состоит из ионизированных атомов и свободных электронов, в том числе голые ядра атома, электрические и магнитные поля могут делиться, двигаться и разгонять эти частицы до невероятных скоростей. Движущиеся заряженные частицы создают электрические токи, и одним из таких намагниченных средах эти течения были сжаты в тонкие слои или листы, которые закручиваются и полностью уйти в плазме. Наибольший из этих токов в нашей Солнечной системе от Солнца и известных гелиосферный токовый слой. Будучи толщиной в 10 000 километров, он простирается за орбиту Плутона во всех направлениях.

Долгое время считалось, что эти тонкие токовые слои необходимы для того, чтобы сильно ограничить скорость, с которой линии магнитного поля, может отличаться и пересоединяться; как предсказывали теоретические расчеты. Но физика не просто так, экспериментальной и точной науки, и наши наблюдения однозначно показали, что разъединение и пересоединение происходит быстрее, чем предсказывали уравнения. Группа физиков из Лаборатории физики плазмы Принстона под руководством Луки Комиссо через многочисленные лабораторные тесты, которые показали, что решение все это время было у нас перед глазами: страницы плазма — это не является непрерывной, равномерной формы, он может разбиваться маленькие островки, каждый в своем магнитного поля. Вот, если есть идея «плазмоидной нестабильности».

Эта идея уже несколько лет, но большое значение для команды Комиссо является то, что они смогли в первый раз — точно определить количественные характеристики плазмоидной нестабильности, которые приводят к быстрому магнитному пересоединению в реальных жизненных ситуациях. Странно, в ее основе один из самых старых физических принципах, восходящих еще в хозяйство (а именно последней теоремы Ферма) 1600-е годы, по принципу наименьшего времени. Вот как это выглядит:

Большой лист dc ведет себя, как предсказывала старая наивно модель: как непрерывный единый формат, с ограниченными магнитного поля. Во многом это похоже на тонкий лист фанеры.

В гомогенизации образуются мелкие девиации и начинают возникать и расти плазмоидные нестабильность с единой линейной скоростью. Как моя фанеры относится небольшая прочность и лист изгибается ответ.

Потому что внешнего магнитного поля свойства постоянно меняются — Солнце вращается, система Земля — Солнце идет в ночи в день, чередуется конфигурации, и так далее — нестабильности становятся меньше, если сделали это раньше. Как вы увеличить применено к силе, фанеры, ожидая, что он будет изгибаться сильнее, но вместо этого он просто держит напряжение в структуре материала. Это пример хранимой, потенциальная энергия.

Наконец, магнитные свойства изменяются настолько, что нестабильность является гораздо более стабильным настроить, если силовые линии быстро сместятся и пересоединятся. Именно здесь строку, чтобы выйти, и пересоединяются быстрее, чем прогнозировала ни одна другая модель. Это похоже на то, что лист фанеры ломается пополам, освобождая накопленной энергии.

Красота это исследование имеет два аспекта: новообретенной предсказательной силе и удивительных часах, который получил. Что сейчас можно делать прогнозы? Как долго длится «фаза два», сколько будет плазмоидных нестабильностей и в каком темпе, и до каких размеров они растут. Модель, который физически представляет опыты и наблюдения, это всегда хорошо. Но команда ученых также обнаружила несколько интересных моментов. Есть четыре величины, которые растут или меняются с течением времени (например, количество плазмоидов и сколько времени им нужно, чтобы достичь критической стадии воссоединения), и на три порядка, что они полагаются (как изначальных размеров шероховатостей). В отличие от большинства физических законов, которые являются степенными (т. е. x и y пропорциональна в какой-то степени), их зависимость это не так. Его никто не ждал.

Если вы когда-нибудь задумывались, откуда берутся солнечные вспышки и как они выбрасываются так быстро, ответ магнитного пересоединении. Мы в первый раз неправильно и теперь не может точно предсказать, как работает это явление не только качественно, но и количественно.

Физика плазмы решили загадку сверхбыстрых солнечных вспышек
Илья Хель

Комментирование и размещение ссылок запрещено.

Комментарии закрыты.