NASA zondas padėjo atrasti naują Saulės vėjo reiškinį – magnetiniai sūkuriai didėja netikėtu masteliu

Sekite TechNaujienos Google

Mokslininkai, analizavę NASA „Parker Solar Probe“ duomenis, paskelbė aptikę naują Saulės vėjo plazmos turbulencijos savybę. Tam tikrose sąlygose magnetinio lauko susisukimo struktūros, vadinamos magnetiniu helicitetu, ilgainiui didėja. Šis procesas vyksta tarp labai mažo dalelių mastelio ir didesnių plazmos srautų, kuriais paprastai aprašomas Saulės vėjas.

Kaip aiškinama Tokijo universiteto tyrėjai, spalio 14 dieną tyrimą paskelbę Japonijos mokslininkai panaudojo didelio tikslumo zondo matavimus. „Parker Solar Probe“ gali priartėti prie Saulės daug arčiau nei ankstesni tokio pobūdžio erdvėlaiviai.

Saulės vėjas sudarytas iš elektringų dalelių, kurias Saulė skleidžia į aplinkinę erdvę. Jų judėjimas susijęs su magnetiniais laukais, todėl įprasti skysčių mechanikos modeliai čia ne visuomet tinkami.

Saulės vėjas nėra įprastas oras, kokį patiriame Žemės atmosferoje. Tai nuolat nuo Saulės sklindantis įelektrintų dalelių srautas, kuriame svarbios magnetinio lauko sąveikos. Dalelės juda skirtingais greičiais, todėl sraute atsiranda sudėtingų turbulencijos struktūrų. Mokslininkams sunku jas pilnai aprašyti, nes procesai vyksta įvairiais dydžių masteliais.

Naujausi straipsniai

4 min. skaitymo • prieš 2 val

Sukurtas „gyvas“ robotų audinys, kuris pats susiderina į vieną ritmą – fizikai kalba apie laiko kristalą

4 min. skaitymo • prieš 2 val

Žmogaus skeletas evoliucionavo kitaip nei beždžionių – nauji genetiniai duomenys paaiškina dalį skirtumų

4 min. skaitymo • prieš 2 val

Mikroplastikas vandenyje gali skatinti netikėtas chemines reakcijas – mokslininkai keičia požiūrį

Visi naujausi straipsniai →

„Parker Solar Probe“ skrieja labai arti Saulės ir matuoja dalelių bei magnetinio lauko savybes tokiose sąlygose, kurių ankstesni erdvėlaiviai pasiekti negalėjo. Dėl to jis suteikia itin vertingų duomenų Saulės vėjo kilmės ir raidos tyrimams. Tačiau pats matavimas dar nėra teorinis paaiškinimas – tyrėjai turi palyginti rezultatus su fiziniais modeliais.

Magnetinis helicitetas apibūdina magnetinio lauko struktūros susisukimą ir susipynimą. Tai sudėtinga fizikinė savybė, kurios negalima tiesiogiai prilyginti matomam vandens sūkuriui. Tyrime nagrinėjama, kaip tam tikri magnetiniai požymiai gali persikelti iš mažesnių mastelių į didesnes struktūras. Būtent toks netikėtas perėjimas praplėtė ankstesnių turbulencijos modelių supratimą.

Saulės vėjyje egzistuoja kelios dalelių judėjimo bei elektromagnetinės sąveikos skalės. Vienose situacijose pakanka apytikslių skysčių fizikos modelių, kitose reikia nagrinėti atskirų dalelių elgesį. Nauji stebėjimai svarbūs todėl, kad parodo reiškinį tarp šių aprašymo sričių. Tokias pereinamąsias zonas ypač sudėtinga tiksliai modeliuoti.

Kosminio oro prognozėms svarbu suprasti, kaip magnetiniai laukai ir plazma perneša energiją. Stiprūs Saulės išsiveržimai gali paveikti palydovų darbą ir kai kurių ryšio sistemų patikimumą. Tačiau aptikus naują turbulencijos požymį negalima automatiškai pažadėti tikslesnių rytojaus geomagnetinių audrų prognozių. Tarp fundamentinio atradimo ir operacinio įrankio dar reikalingi papildomi tyrimai.

Japonijos mokslininkai analizavo realius zondo matavimus, todėl tyrimas padeda patikrinti teorijas fizinėmis sąlygomis, o ne vien kompiuterinėse simuliacijose. Vis dėlto norint suprasti reiškinio universalumą gali reikėti palyginti skirtingus Saulės aktyvumo laikotarpius ir įvairius srauto tipus. Vienas matavimų rinkinys nebūtinai aprašo visas Saulės vėjo sąlygas.

Tokios studijos suteikia žinių ne tik apie Saulę. Plazmos turbulencija pasitaiko daugelyje astrofizinių aplinkų, todėl geresnis jos supratimas gali būti aktualus platesnei kosmoso fizikai. Tačiau naujų modelių taikymą kitoms sistemoms reikėtų pagrįsti atskirais stebėjimais ir eksperimentais.

Fundamentinis plazmos tyrimas gali atrodyti tolimas kasdieniam gyvenimui, bet jo reikšmė susijusi su energijos pernašos supratimu. Magnetinių laukų struktūra veikia dalelių judėjimą ir jų sąveikas, todėl šios temos svarbios daugeliui kosmoso fizikos modelių. Tačiau reikia atskirti bendrą mokslinę vertę nuo konkretaus praktinio produkto. Tokio rezultato neįmanoma tiesiogiai paversti vartotojams skirtu nauju palydoviniu perspėjimu be papildomų tyrimų.

Tolesni tyrimai galėtų palyginti šį reiškinį su kitais zondo stebėjimų intervalais. Jei panaši struktūra kartotųsi skirtingomis Saulės vėjo sąlygomis, teorinis jos paaiškinimas taptų tvirtesnis. Kol kas svarbiausia yra naujas išmatuotas plazmos elgesio požymis, kuris suteikia daugiau duomenų fizikos modeliams.

Ką išmatavo mokslininkai

Turbulencija reiškia sudėtingą, kintantį srauto judėjimą. Žemėje ji gali būti stebima vandenyje arba ore, o kosmose ją veikia ir dalelių elektromagnetinės sąveikos.

Mokslininkai nustatė, kad magnetinių struktūrų didėjimas vyksta pereinamojoje srityje tarp mikroskopinės dalelių fizikos ir didesnio masto magnetohidrodinaminių procesų.

Šis atradimas gali padėti tikslinti plazmos turbulencijos teorijas. Tačiau tai nereiškia, kad iškart taps įmanoma tiksliai prognozuoti kiekvieną Saulės audrą.

Ką dar reikia ištirti

Kosminiai orai svarbūs palydovų, radijo ryšio ir elektros tinklų saugumui. Vis dėlto naujo fizinio reiškinio aptikimas dar nėra parengta operacinė perspėjimo sistema.

Tyrimo rezultatai atskleidžia, kaip realūs kosminiai matavimai gali pakeisti seniau naudotus teorinius modelius ir padėti geriau suprasti plazmos judėjimą.