Раскрыта 60-летняя тайна быстрых вспышек на Солнце
Вызывает эти солнечные вспышки процесс, который называется магнитным пересоединением. Более полное понимание магнитного пересоединения могло бы позволить лучше понять ядерный синтез и обеспечить более точные прогнозы магнитных бурь.
Ученые из Магнитосферной многомасштабной миссии НАСА (MMS) разработали теорию, которая объясняет, как происходит наиболее взрывоопасный тип магнитного пересоединения, быстрое пересоединение, и почему это происходит с постоянной скоростью. Новая теория использует общий магнитный эффект, который используется в бытовых устройствах, например, в тормозной системе автомобиля или в мобильных телефонах.
«Наконец-то мы понимаем, что делает этот тип магнитного пересоединения таким быстрым», — сказал ведущий автор нового исследования Йи-Хсин Лю, профессор физики.
Научная статья опубликована в журнале Nature Communications Physics, кратко об этом рассказывает EurekAlert.
Магнитное пересоединение — это процесс, происходящий в плазме. Плазма образуется, когда газ получает достаточно энергии, чтобы расщепить свои атомы, оставив после себя множество отрицательно заряженных электронов и положительно заряженных ионов. Этот похожий на жидкость материал чрезвычайно чувствителен к магнитным полям: частицы могут соединяться заново. При этом намагниченность быстро преобразуется в тепло и ускорение. Хотя существует несколько типов магнитного пересоединения, один особенно загадочный вариант называют «быстрое пересоединение».
«Мы уже давно знаем, что быстрое повторное соединение происходит с определенной скоростью, которая кажется довольно постоянной. Но что на самом деле движет этой скоростью, до сих пор оставалось загадкой», — сказала Барбара Джайлз, научный сотрудник MMS.
Во время быстрого магнитного пересоединения заряженные ионы и электроны в плазме «разлетаются» слишком далеко друг от друга и перестают двигаться как единое целое. Когда ионы и электроны начинают двигаться по отдельности, возникает эффект, создающий нестабильный энергетический вакуум (эффект Холла), в котором происходит повторное соединение частиц. Давление магнитных полей вокруг энергетического вакуума вызывает взрыв, который быстро высвобождает огромное количество энергии с предсказуемой скоростью.
Новая теория будет проверена в ближайшие годы с помощью четырех космических кораблей MMS, летающих вокруг Земли в форме пирамиды.
«В конечном счете, если мы сможем понять, как работает магнитное пересоединение, мы сможем лучше предсказывать события, которые могут повлиять на нас на Земле, такие как геомагнитные бури и солнечные вспышки. И если мы сможем понять, как инициируется пересоединение, это также поможет исследованиям в области энергетики, потому что исследователи смогут лучше контролировать магнитные поля в термоядерных устройствах», — сказала Джайлз.
