Впечатление на художника от микро турбуленция, видяно от Клъстер. Кредит за изображение: ESA Кликнете за увеличение
Благодарение на измерванията от мисията на клъстерите на ESA, екип от европейски учени идентифицираха микро-ритейли в магнитосферата на Земята.
Такава малка мащабна вихрова турбулентност, чието съществуване беше предвидено чрез математически модели, не е наблюдавана преди в космоса. Резултатите са от значение не само за космическата физика, но и за други приложения като изследвания за ядрения синтез.
На 9 март 2002 г. четирите спътници на клъстера, летящи в тетраедрична формация на разстояние 100 километра един от друг, пресичат северния магнитен връх? когато направиха своето откритие. Магнитните части са областите над магнитните полюси, където линиите на магнитното поле, заобикалящи Земята, образуват магнитна фуния.
Магнитните частици са двата важни региона в земната магнитосфера, където слънчевият вятър? - постоянен поток от заредени частици, генерирани от Слънцето, който пресича цялата Слънчева система - може директно да влезе в горния слой на земната атмосфера (йоносферата).
Големи количества плазма (газ от заредени частици) и енергия се транспортират през тези и други? Достъпни? региони, за да проникнат в естествения защитен щит на магнитосферата - Земята. Само по-малко от един процент от цялата енергия, пренасяна от слънчевия вятър и удряща магнитосферата на Земята, всъщност успява да се промъкне, но все пак може да окаже значително влияние върху земните системи, като телекомуникационни мрежи и електропроводи.
Слънчевият материал, който се промъква, поражда турбулентност в плазмата, заобикаляща Земята, подобна на тази във флуидите, но с по-сложни сили. Такава турбулентност се създава например в зоните на преход между плазмени пластове с различна плътност и температура, но механизмите на нейното образуване все още не са напълно ясни.
Турбулентността съществува в различни мащаби, от няколко хиляди до няколко километра. С in situ - многоточков? Измерванията, четирите спътника на клъстера съобщават през 2004 г. за наличието на мащабна турбулентност - вихри с ширина до 40 000 километра, в края на „магнитопаузата“? (граничен слой, отделящ магнитосферата от свободното пространство). Новото откритие на? Micro? турбулентност, с вихри от само 100 километра напречно, е първа в изследването на плазмата, заобикаляща Земята.
Клъстер: безпрецедентен диагностичен инструмент
Такова откритие е много актуално. Например, това позволява на учените да започнат да свързват малки и големи мащаби и да започнат да разпитват как всъщност се формира и какви са връзките. Например, кои са основните механизми, движещи и оформящи турбуленцията? Колко вихрите допринасят за транспортирането на маса и енергия през граничните слоеве? Необходими ли са малки вихри, за да се генерират големи? Или, от друга страна, големите вихри разсейват енергията си и създават каскада от по-малки?
Опитвайки се да отговори на тези въпроси, Клъстерът е безпрецедентен диагностичен инструмент за първата триизмерна карта на околоземната среда, като нейната изключителност се дава от едновременните му наблюдения на много космически кораби. Клъстерът революционизира нашето разбиране за начините и механизмите, чрез които слънчевата активност влияе на Земята.
Освен това, изследването на клъстера за турбуленцията в плазмата на Земята, с динамиката и включените енергии, допринася за развитието на фундаменталните теории за плазмата. Това е важно не само в астрофизиката, но и по отношение на разбирането и боравенето с плазмата в лабораториите, като се имат предвид високите енергии. Това е особено важно за изследвания в областта на ядрения синтез.
Например, данните на клъстера допълват изследванията на физиката на плазмата в международния проект ITER, експериментална стъпка, включваща няколко изследователски института по света за утрешните електроцентрали, произвеждащи електроенергия. В това отношение, чрез сондиране в магнитосферата, клъстерът има свободен достъп до единствената открита - естествена лаборатория? за изучаване на физиката на плазмата.
Оригинален източник: ESA Portal
