Физики плазмы решили загадку сверхбыстрых солнечных вспышек

Так же Земле и множеству других миров, Солнцепек обладает магнитным полем, которое пронизывает шабаш его недра и простирается далеко ради пределами его поверхности. Это биополе скачет по поверхности, иногда сворачиваясь в петли и иные сложные структуры. Плазма — ионизированное суть, которое можно найти на раскрой — часто следует этим магнитным структурам. Да иногда эти почти всегда компактно связанные линии поля сходятся и памяти пересоединяются, в результате чего частицы текут вовне. Ant. внутрь с невероятной скоростью. Скорость пересоединения до скончания веков оставалась загадкой, поскольку не соответствовала уравнениям. Объяснения придумывали годами; ни одно изо них не было удовлетворительным. Как ни говорите новая теоретическая разработка, наука плазмоидной нестабильности, пожалуй что, разрешила загадку.

Магнитное пересоединение происходит никак не только на Солнце, но как и в других разнообразных астрофизических и земных явлениях. Егда заряженные частицы летят от Солнца к нашему миру и в рассуждении сего стекают в магнитное поле Земли, создавая полярные сияния, это происходит с-за магнитного пересоединения. Когда в межзвездном пространстве находится турбулентная плазма, магнитное пересоединение разогревает электроны; нынешний же механизм может даже торчать за мощными гамма-всплесками. И тогда, на Земле, мы можем утвердить лабораторные эксперименты не только в надежде изучить само явления, но и его последствия, хоть (бы), когда горячая плазма в центре смешивается с паче холодной внешней плазмой ближе к стенкам в магнитном термоядерном реакторе.

С точки зрения физики до сего времени довольно просто:

• Имеем магнитное закраина, созданное любым числом стержневых магнитов.
• Перемещаем сии магниты в разных конфигурациях относительно доброжелатель друга.
• Наблюдаем, как линии разъединяются в определенных местах и пересоединяются в других, поздно ли меняются поля.

Вот оно! Магнитное пересоединение. Вследствие серии космических исследований, мы смогли рассматривать и подтвердить явление магнитное пересоединения весь твердо, как в выбросе солнечных вспышек, манером) и в полярных сияниях на Земле.

Так дьявол кроется в деталях, как говорится.

Про астрофизиков одной из самых важных деталей плазмы является гальванический ток. Поскольку плазма состоит изо ионизированных атомов и свободных электронов, в том числе и голые атомные ядра, электрические и магнитные полина могут разделять, двигать и разгонять сии частицы до невероятной скорости. Движущиеся заряженные частицы создают электрические флюиды, и в одной из таких намагниченных сред сии токи сжимаются в тонкие слои — или листы — которые закручиваются и всецело выходят из плазмы. Крупнейший изо таких токов в нашей Солнечной системе рождается Солнцем и известный как гелиосферный токовый слой. Суще толщиной в 10 000 километров, он простирается следовать орбиту Плутона во всех направлениях.

Долгое перепавшее считалось, что эти тонкие токовые пласты необходимы, чтобы сильно ограничить обороты, с которой линии магнитного поля могут продаваться и пересоединяться; так предсказывали теоретические прикидки. Но физика не просто этак экспериментальная и точная наука, и наши наблюдения прямо показали, что разделение и пересоединение происходит быстрее, нежели предсказывали уравнения. Группа физиков изо Лаборатории физики плазмы Принстона перед руководством Луки Комиссо провела серию лабораторных испытаний, которые показали, отчего решение все это время было у нас накануне глазами: лист плазмы — это мало-: неграмотный постоянная, однородная форма, она может распадаться на небольшие островки, каждый со своими собственными магнитными свойствами. Гляди в чем заключается идея «плазмоидной нестабильности».

Этой идее сейчас несколько лет, но большой заслугой команды Комиссо является в таком случае, что они смогли — впервые — точно предопределить количественные свойства плазмоидной нестабильности, которые приводят к быстрому магнитному пересоединению в реальных ситуациях. Словно ни странно, в ее основе лежит Вотан из старейших физических принципов, восходящих пока еще к Ферма (а именно к последней теореме Хозяйство) в 1600-е годы, принципу наименьшего времени. Вона как это выглядит:

Большой боракс тока ведет себя как предсказывала старуха наивная модель: как непрерывная, единая начертание, в которой ограничено магнитное поле. Умереть и не встать многих отношениях он похож сверху тонкий лист фанеры.

В однородности возникают незначительные девиации и начинают появляться и расти плазмоидные нестабильности с единой, линейной скоростью. Т. е. будто к фанере применяется небольшая лесной и лист изгибается в ответ.

Поскольку внешние магнитные свойства продолжают производить обмен — Солнце вращается, система Земля — Раскрой переходит из ночи в день, сменяется фигура поля и т. д. — нестабильности меняются меньше, нежели делали это прежде. Как мнимый вы увеличиваете применяемую силу к фанере, ожидая, почему она будет изгибаться сильнее, а вместо этого она просто удерживает потуга в структуре материала. Это пример хранимой, потенциальной энергии.

К концу, магнитные свойства меняются настолько, в чем дело? нестабильности будут гораздо более нестабильно сконфигурированы, если силовые линии аллюром (три креста) сместятся и пересоединятся. Именно здесь силуэт поля разбиваются и пересоединяются быстрее, нежели прогнозировала любая другая модель. Сие сродни тому, что лист фанеры ломается фифти-фифти, выпуская накопленную энергию.

Красота сего исследования имеет два аспекта: в новообретенной предсказательной силе и в удивительных уроках, которые были извлечены. Какие данное) время можно делать прогнозы? Сколько длится «фаза два», как много образуется плазмоидных нестабильностей и в каком темпе и прежде каких размеров они будут подрастать. Модель, которая физически воспроизводит эксперименты и наблюдения, сие всегда хорошо. Но команда ученых вдобавок обнаружила несколько интересных моментов. Наворачивать четыре величины, которые растут тож меняются со временем (вроде числа плазмоидов и какое количество времени им нужно для преимущества критической фазы пересоединения), и три величины, сверху которые они опираются (вроде размеров изначальных шероховатостей). В несхожесть от большинства физических законов, которые являются степенными (ведь есть х пропорционален y в некоторой степени), сии зависимости таковыми не являются. Такого прыщ на ровном месте не ожидал.

Если вы временами-нибудь задавались вопросом, откуда берутся солнечные вспышки и делать за скольких они выбрасываются так быстро, результат заключается в магнитном пересоединении. Мы впервой поняли и теперь можем точно предчувствовать, как работает это явление неважный (=маловажный) только качественно, но и количественно.

Источник