Місія ММS (НАСА) вперше безпосередньо спостерігала магнітне перез'єднання в магнітосфері Землі, що виникає при взаємодії магнітних полів Землі і Сонця.

Сонце породжує летить з величезною швидкістю в усі сторони потік заряджених частинок, званий сонячним вітром. В основному це електрони, протони і ядра гелію (альфа-частинки). Астрофізики вважають, що одним з механізмів прискорення цих частинок служить так зване магнітне перез'єднання, яке відбувається, коли дві сближающиеся протилежно спрямовані лінії магнітного поля Сонця раптово розриваються і з'єднуються один з одним, утворюючи дві петлі, що розходяться з величезною швидкістю. При цьому накопичена магнітна енергія переходить в кінетичну і теплову енергію рухомих частинок, які викидаються немов катапультою.

Конфігурація магнітних полів Сонця (жовті лінії) і Землі. Прямокутниками показані області, в яких можна виявити магнітне перез'єднання (Зображення НАСА).

Процес магнітного перез'єднання. Суцільні лінії - магнітне поле, стрілки - напрям їх руху. На верхньому малюнку зображено зближення ліній магнітного поля з протилежним напрямком. На нижньому - розбіжність утворилися петель після Перес

Художнє зображення космічних апаратів місії MMS на тлі земної магнітосфери (Зображення НАСА).

<

>

Плазма сонячного вітру переносить «вморожені» в неї лінії магнітного поля Сонця, яке, досягнувши Землі, вступає у взаємодію з магнітним полем нашої планети на кордоні магнітосфери. При цьому також може відбуватися магнітне перез'єднання. Це дуже важливий для нас процес не тільки з фізичної точки зору. Справа в тому, що магнітне поле Землі створює бар'єр, який захищає нас від смертоносного потоку заряджених частинок сонячного вітру. Магнітне поле відхиляє ці частинки, змушуючи рухатися по спіралі до полюсів планети. Наслідком цього стають полярні сяйва і магнітні бурі. Магнітне перез'єднання призводить до виділення енергії і розриву ліній магнітного поля, що послаблює щит, дозволяючи заряджених частинок глибше проникати в навколоземний простір. Це може привести до різних проблем, зокрема, можуть бути пошкоджені супутники і завдано шкоди здоров'ю людей.

Уже майже півстоліття дослідники намагаються вивчати магнітне перез'єднання в лабораторній і космічній плазмі і ось, нарешті, в рамках місії MMS (НАСА) вперше вдалося безпосередньо спостерігати, як це відбувається в магнітосфері Землі. Про це розповідається в статті, опублікованій в журналі Science 12 травня 2016 року.

Стартувала в березні 2015 року програма MMS (НАСА) включає чотири ідентичних космічні апарати, розташованих у вершинах піраміди на відстані всього лише близько 10 км одна від одної. 25 датчиків, розміщених на кожному супутнику, збирають кожні 30 мілісекунд інформацію про електромагнітне поле та рух електронів, отримуючи тривимірну картину процесів, що відбуваються. Це забезпечує найточніші вимірювання в історії досліджень.

Складність виявлення магнітного перез'єднання полягає в тому, що воно відбувається в обмеженій області простору, і швидко летять космічні апарати повинні виявитися в потрібний час в потрібному місці. Вперше його вдалося виявити 16 жовтня 2015 року. Протягом всього декількох секунд кожен апарат справив тисячі вимірювань. Це дало багатий матеріал для аналізу. Згодом було зафіксовано ще п'ять подібних подій, в той час як MMS зробив більше 4000 перетинів кордонів земної магнітосфери.

Місія продовжує роботу - належить знайти відповіді ще на безліч питань. Наприклад, з'ясувати, чому в одних випадках магнітне перез'єднання носить вибуховий характер, в інших - стаціонарний (рівномірний), а по-третє взагалі не відбувається.

Фізики чекають, що дослідження магнітосфери допоможуть зрозуміти і інші астрофізичні явища, що супроводжуються викидом частинок, зокрема, спостерігаються в магнетари (нейтронні зірки з незвичайно сильним магнітним полем) і при утворенні високоенергічних космічних частинок, що приходять з інших галактик. Не до кінця ще зрозумілі механізми формування сонячного вітру і сонячної активності. Зрозуміло, процеси в магнітному полі Землі мають відносно низьку енергію, але їх можна успішно екстраполювати на більш енергійні системи. Зате магнітосфера Землі є відмінною лабораторією, оскільки тільки тут можна направити космічний апарат безпосередньо через область, де відбувається перез'єднання.

Поки робота місії MMS була зосереджена тільки на сонячній стороні магнітосфери Землі. Надалі, астрофізики планують досліджувати каплевідний хвіст магнітосфери, який звернений у протилежний бік від Сонця.

за матеріалами НА СА