12 марта 2015 года с мыса Канаверал стартовала очередная миссия NASA по изучению динамики магнитного поля Земли. На этот раз предметом исследования стал процесс перезамыкания силовых линий магнитного поля.
В результате бомбардировки Земли заряженными частицами со стороны Солнца, силовые линии магнитного поля нашей матушки могут претерпевать разрывы и пересоединения, что вызывает огромные всплески энергии, которые отражаются в атмосфере в виде прекрасных аврор.
Для того чтобы лучше понять физику этого процесса, NASA на деньги американских налогоплательщиков дырявит небо дорогущей аппаратурой. Тебе же, для того чтобы погрузиться в тему, достаточно просто заглянуть под кат.
На борту Atlas V находились 4 спутника миссии под названием Magnetospheric Multiscale mission (MMS), основной целью которой служит изучение феномена перезамыкания силовых линий магнитного поля Солнца в магнитосфере Земли, следствием которого является достаточно опасный процесс взрывного характера, выражающийся в виде выброса заряженных частиц, который может повредить действующие аппараты на орбите.
Эта миссия единственная в своем роде, занимающаяся данной проблемой. Её примечательной особенностью является геометрическая хореография расположения спутников относительно друг друга. Для того чтобы аппаратура смогла собрать адекватные данные, спутники должны сформировать правильную пирамиду на пути разворачивающегося перед холодными глазами космических странников феномена.
Магнитные поля могут быть найдены в каждом уголке Вселенной. Планеты, звезды, галактики, черные дыры и многие другие тела создают магнитные поля, которые обвивают своих создателей или свободно скитаются по окружающему пространству.
Присоединенные одним концом к положительно заряженной стороне, а другим к отрицательно заряженной, силовые линии магнитного поля обычно замкнуты и образуют петли. Но иногда происходит разрыв линии с последующим замыканием в новую петлю. Разрыв и замыкание этих линий высвобождает большое количество энергии, разгоняя окружающие заряженные частицы до скоростей близких к скорости света.Цитируя слова Jim Burch, главного исследователя MMS, сказанные им 10 марта 2015 года:
Как именно происходит разрыв магнитной линии с последующим замыканием, является совершенно неизведанным процессомКогда подобный феномен происходит с магнитными линиями Солнца, то происходят солнечные вспышки, которые отправляют массивный кусок солнечной атмосферы в космическое пространство на правах свободного плавания, иногда прямиком на Землю. Такое событие называется выбросом корональных масс и является достаточно опасным явлением, которое может вызвать значительные проблемы с электроникой на Земле и повредить спутники на орбите.
Перезамыкание магнитных линий также происходит и намного ближе к Земле: магнитные линии Солнца время от времени достают и до Земных магнитных линий. Это и является катализатором перераспределения магнитных линий и как следствие их перезамыкания.
В большинстве случаев следствием этого процесса является поток заряженных частиц, устремленный по направлению к Земной атмосфере, что генерирует одно из самых зрелищных событий на Земле — северные сияния. Но этот же эффект является и причиной геомагнитных бурь, которые являются источником сильных электромагнитных волн, способных уничтожить электронику и вызвать отключение электричества. С помощью миссии MMS человечество хочет понять, каким образом устроен этот одновременно красивый и опасный феномен.
Перейдем к деталям
- Стоимость миссии: 1.1 миллиард $
- Вес каждого спутника: 1.36 тонны
- Упакованный размер каждого спутника: Октогональная форма (правильный восьмиугольник) 1.2 метра в высоту, 3.65 метра в ширину
- Способ упаковки в ракету-носитель: свадебный торт
- Размер в рабочем состоянии каждого спутника: 28.65 метра в высоту, 120.7 метров в ширину
Впечатляет, не так ли?
Каким образом?
На орбите спутники сформировали пирамиду, находясь на расстоянии 10 км друг от друга, для составления 3d изображения изучаемого процесса. В каждом спутнике есть модуль GPS, который обеспечивает точность позиционирования до 100 метров.
Аппараты миссии собирают данные в местах, где вероятность засечь такие события максимальна — на линии Солнце — Земля в магнитопаузе.
Что в итоге
Спустя год после запуска миссии удалось зафиксировать первое событие перезамыкания. Пролетая в непосредственной близости от перезамкнувшихся линий в так называемом регионе диссипации спутники задетектировали само событие и поток заряженных частиц, устремившихся по прямой линии от места события на скорости тысяч километров в секунду, прорываясь через магнитное поле Земли, обычно удерживающее их. Как только частицы проходят сквозь магнитный барьер они разворачиваются на 180 градусов, что сигнализирует об образовании новых магнитных линий после, того как старые были разрушены солнечными.
Эти результаты полностью совпали с компьютерной симуляцией.
С момента запуска MMS пролетел через эти регионы в магнитном поле Земли уже тысячи раз, каждый раз собирая информацию о динамике силовых линий магнитного поля Земли. После первого прямого наблюдения этого явления, было зафиксировано еще около десятка подобных случаев, что дало больше данных для изучения этого фундаментального феномена.
