Магнитное поле Меркурия
 График, показывающий относительную силу магнитного поля Меркурия. | |
| Открытие [ 1 ] | |
|---|---|
| Обнаружено | Маринер 10 |
| Дата открытия | апрель 1974 г. |
| Внутреннее поле [ 2 ] [ 3 ] | |
| Радиус Меркурия | 2439,7 ± 1,0 км |
| Магнитный момент | от 2 до 6 × 10 12 T • m 3 |
| Экваториальная напряженность поля | 300 нТл |
| диполя Наклон | 0.0° [ 4 ] |
| солнечного ветра Параметры [ 5 ] | |
| Скорость | 400 км/с |
| Параметры магнитосферы [ 6 ] [ 7 ] | |
| Тип | Внутренний |
| магнитопаузы Расстояние | 1,4 Р М |
| магнитного хвоста Длина | 10–100 Р М |
| Основные ионы | Уже + , + , К + , мг + , Как + , С + , Ч 2 С + |
| Источники плазмы | Солнечный ветер |
| Максимальная энергия частиц | до 50 кэВ |
| Аврора | |
Магнитное поле Меркурия представляет собой примерно магнитный диполь (то есть поле имеет только два магнитных полюса). [ 8 ] очевидно глобальный, [ 9 ] на планете Меркурий . [ 10 ] Данные Маринера-10 привели к его открытию в 1974 году; космический корабль измерил силу поля, составившую 1,1% от силы магнитного поля Земли . [ 11 ] Происхождение магнитного поля можно объяснить теорией динамо . [ 12 ] Магнитное поле вблизи головной ударной волны достаточно сильное , чтобы замедлить солнечный ветер , который создает магнитосферу . [ 13 ]
Сила
[ редактировать ]Магнитное поле примерно на 1,1% сильнее земного . [ 11 ] На экваторе Гермея относительная сила магнитного поля составляет около 300 нТл , что слабее, чем у Юпитера спутника Ганимеда . [ 14 ] Магнитное поле Меркурия слабее, чем у Земли, потому что его ядро остыло и затвердело быстрее, чем у Земли. [ 15 ] Хотя магнитное поле Меркурия намного слабее магнитного поля Земли, оно все же достаточно сильное, чтобы отклонять солнечный ветер , создавая магнитосферу . Поскольку магнитное поле Меркурия слабое, а межпланетное магнитное поле, с которым он взаимодействует на своей орбите, относительно сильное, динамическое давление солнечного ветра на орбите Меркурия также в три раза больше, чем на Земле.
Изменилось ли магнитное поле в какой-либо значительной степени между миссией Mariner 10 и миссией MESSENGER, остается открытым вопросом. В обзоре магнитных данных Маринера, проведенном JEP Connerney и NF Ness в 1988 году, было отмечено восемь различных статей, в которых было предложено не менее пятнадцати различных математических моделей магнитного поля, полученных на основе анализа сферических гармоник двух близких пролетов Mariner 10 , с зарегистрированным центрированным магнитным диполем. моменты в диапазоне от 136 до 350 нТ-Р М 3 (RM — радиус Меркурия 2436 км). Кроме того, они отметили, что «оценки диполя, полученные по положениям головной ударной волны и/или магнитопаузы (только) варьируются примерно в пределах 200 нТ-Р М 3 (Рассел, 1977) примерно до 400 нТ-Р М. 3 (Славин и Хольцер, 1979b)». Они пришли к выводу, что «отсутствие согласия между моделями обусловлено фундаментальными ограничениями, налагаемыми пространственным распределением доступных наблюдений». [ 16 ] Андерсон и др. В 2011 году, используя высококачественные данные MESSENGER со многих орбит вокруг Меркурия – в отличие от всего лишь нескольких высокоскоростных пролетов – обнаружили, что дипольный момент составляет 195 ± 10 нТ-Р М. 3 . [ 17 ]
Открытие
[ редактировать ]
До 1974 года считалось, что Меркурий не может генерировать магнитное поле из-за своего относительно небольшого диаметра и отсутствия атмосферы . Однако когда «Маринер-10» пролетел мимо Меркурия (где-то около апреля 1974 года), он обнаружил магнитное поле, составляющее примерно 1/100 общей величины магнитного поля Земли . Но эти проходы предоставили слабые ограничения на величину собственного магнитного поля, его ориентацию и его гармоническую структуру, отчасти потому, что покрытие планетарного поля было плохим, а также из-за отсутствия одновременных наблюдений плотности и скорости солнечного ветра. [ 3 ] С момента открытия магнитному полю Меркурия уделяется большое внимание. [ 18 ] прежде всего из-за небольшого размера Меркурия и медленного вращения, продолжающегося 59 дней.
Считается, что само магнитное поле возникает из-за механизма динамо . [ 12 ] [ 19 ] хотя это пока неясно.
Происхождение
[ редактировать ]Происхождение магнитного поля можно объяснить теорией динамо ; [ 12 ] то есть, конвекцией электропроводящего расплавленного железа во внешнем ядре планеты . [ 20 ] планеты Динамо-машина генерируется большим железным ядром, которое опустилось к центру масс , не остывшим с годами, внешним ядром, которое не полностью затвердело, и циркулирует вокруг внутренней части. До открытия магнитного поля Меркурия в 1974 году считалось, что из-за небольшого размера Меркурия его ядро с годами остыло. С этой теорией динамо все еще существуют трудности, в том числе тот факт, что Меркурий имеет медленное вращение продолжительностью 59 дней, которое не могло позволить генерировать магнитное поле .
Это динамо, вероятно, слабее земного, потому что оно приводится в движение термокомпозиционной конвекцией, связанной с затвердеванием внутреннего ядра. Термический градиент на границе ядро-мантия субадиабатический, поэтому внешняя область жидкого ядра устойчиво стратифицирована, при этом динамо работает только на глубине, где генерируется сильное поле. [ 21 ] Из-за медленного вращения планеты в результирующем магнитном поле преобладают мелкомасштабные компоненты, которые быстро колеблются со временем. Из-за слабого внутреннего магнитного поля также возможно, что магнитное поле, создаваемое токами магнитопаузы, оказывает отрицательную обратную связь на процессы динамо, тем самым вызывая ослабление общего поля. [ 22 ] [ 23 ]
Магнитные полюса и магнитные измерения
[ редактировать ]
Как и у Земли, магнитное поле Меркурия наклонено. [ 10 ] [ 24 ] это означает, что магнитные полюса не расположены в той же области, что и географические полюса. В результате асимметрии внутреннего магнитного поля Меркурия с севера на юг геометрия линий магнитного поля различна в северных и южных полярных регионах Меркурия. [ 25 ] В частности, магнитная «полярная шапка», где силовые линии открыты межпланетной среде, вблизи южного полюса намного больше. Такая геометрия подразумевает, что южный полярный регион гораздо более подвержен, чем северный, воздействию заряженных частиц, нагреваемых и ускоряемых взаимодействиями солнечного ветра и магнитосферы. Сила квадрупольного момента и наклон дипольного момента совершенно не ограничены. [ 3 ]
Существовали различные способы измерения магнитного поля Меркурия. В целом предполагаемое эквивалентное внутреннее дипольное поле меньше, если оценивать его на основе размера и формы магнитосферы (~ 150–200 нТл R 3 ). [ 26 ] Недавние радиолокационные измерения вращения Меркурия выявили небольшое покачивание, объясняющее, что ядро Меркурия, по крайней мере, частично расплавлено, а это означает, что железный «снег» помогает поддерживать магнитное поле. [ 27 ] Ожидалось, что космический корабль MESSENGER выполнит более 500 миллионов измерений магнитного поля Меркурия с помощью чувствительного магнитометра . [ 20 ] В течение первых 88 дней на орбите Меркурия MESSENGER выполнил шесть различных измерений магнитного поля во время прохождения через магнитопаузу Меркурия. [ 28 ]
Характеристики поля
[ редактировать ]
Ученые отметили, что магнитное поле Меркурия может быть чрезвычайно «протекающим». [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ] потому что MESSENGER столкнулся с магнитными «торнадо» во время своего второго пролета 6 октября 2008 года, которые, возможно, могли пополнить атмосферу ( или «экзосферу», как ее называют астрономы). Когда «Маринер-10» пролетал мимо Меркурия в 1974 году, его сигналы измеряли головную ударную волну, вход и выход из магнитопаузы, а также то, что магнитосферная полость примерно в 20 раз меньше земной, и все это предположительно распалось во время Пролет МЕССЕНДЖЕРА . [ 32 ] Несмотря на то, что сила поля составляет чуть более 1% от земного, его обнаружение « Маринером-10» было воспринято некоторыми учеными как указание на то, что внешнее ядро Меркурия все еще было жидким или, по крайней мере, частично жидким с железом и, возможно, другими металлами . [ 33 ]
БепиКоломбо Миссия
[ редактировать ]BepiColombo — совместная миссия Европейского космического агентства (ЕКА) и Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) к Меркурию. [ 34 ] Он запущен в октябре 2018 года. [ 35 ] Часть целей его миссии будет заключаться в выяснении магнитного поля Меркурия. [ 36 ] [ 37 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Данные MESSENGER с орбиты Меркурия подтверждают теории и преподносят сюрпризы» . Сторожевые башни . 06.06.2011. Архивировано из оригинала 4 февраля 2013 г. Проверено 26 июля 2011 г.
- ^ Рассел, Коннектикут (3 декабря 1992 г.). «Магнитные поля планет земной группы» (PDF) . Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе – ИГПП . Проверено 26 июля 2011 г.
- ^ Перейти обратно: а б с К. Т. Рассел; Дж. Г. Луман. «Меркурий: магнитное поле и магнитосфера» . Калифорнийский университет, Лос-Анджелес . Проверено 18 июля 2011 г.
- ^ Уильямс, Дэвид, Р. «Доктор» . Планетарные информационные бюллетени . Центр космических полетов имени Годдарда НАСА. Архивировано из оригинала 28 марта 2014 года . Проверено 6 сентября 2016 г.
{{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Джеймс А. Славин; Брайан Дж. Андерсон; Дэниел Н. Бейкер; Мехди Бенна; Скотт А. Бордсен; Джордж Глеклер; Роберт Э. Голд; Джордж К. Хо; Сюзанна М. Имбер; Хадже Корт; Стаматиос М. Кримигис; Ральф Л. МакНатт младший; Ларри Р. Ниттлер; Джим М. Рейнс; Менелаос Сарантос; Дэвид Шривер; Шон К. Соломон; Ричард Д. Старр; Павел Травничек; Томас Х. Зурбухен. «Наблюдения пересоединения и его влияния на магнитосферу Меркурия в MESSENGER» (PDF) . Университет Колорадо . Проверено 27 июля 2011 г.
- ^ Река Молдавская; Брайан Дж. Андерсон; Кэтрин Л. Джонсон ; Джеймс А. Славин; Хадже Корт; Майкл Э. Пурукер; Шон К. Соломон (2011). «Магнитопауза и головная ударная волна Меркурия по наблюдениям MESSENGER» (PDF) . ЭПСК – ДПС . Проверено 26 июля 2011 г.
- ^ А.В. Лукьянов; С. Барабаш; Р. Лундин; ПК Брандт (4 августа 2000 г.). «Визуализация энергетических нейтральных атомов магнитосферы Меркурия 2. Распределение энергичных заряженных частиц в компактной магнитосфере – Аннотация». Планетарная и космическая наука . 49 (14–15). Лорел, Мэриленд: Лаборатория прикладной физики: 1677–1684 гг. Бибкод : 2001P&SS...49.1677L . дои : 10.1016/S0032-0633(01)00106-4 .
- ^ Тони Филлипс (3 июля 2008 г.). «Новые открытия на Меркурии» . Наука@НАСА . Проверено 16 июля 2011 г.
- ^ Уильямс, Дэвид Р. «Планетарный информационный бюллетень» . НАСА Центр космических полетов имени Годдарда . Проверено 25 июля 2011 г.
- ^ Перейти обратно: а б Рэнди Рассел (29 мая 2009 г.). «Магнитные полюса Меркурия» . Окна во Вселенную . Проверено 16 июля 2011 г.
- ^ Перейти обратно: а б Джерри Коффи (24 июля 2009 г.). «Магнитное поле ртути» . Вселенная сегодня . Проверено 16 июля 2011 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Джон Картрайт (4 мая 2007 г.). «Расплавленное ядро раскрывает тайну магнитного поля Меркурия» . Мир физики . Проверено 16 июля 2011 г.
- ^ Рэнди Рассел (1 июня 2009 г.). «Магнитосфера Меркурия» . Окна во Вселенную . Проверено 16 июля 2011 г.
- ^ Кабин, К.; Хеймпель, Миннесота; Рэнкин, Р.; Орну, Ж.М.; Гомес-Перес, Н.; Парал, Дж.; Гомбоси, Техас; Зурбухен, TH; Коэн, Польша; ДеЗееу, Д.Л. (29 июня 2007 г.). «Глобальное МГД-моделирование магнитосферы Меркурия с применением к миссии MESSENGER и теории динамо» (PDF) . Икар . 195 (1). Калифорнийский университет, Беркли: 1–15. Бибкод : 2008Icar..195....1K . дои : 10.1016/j.icarus.2007.11.028 . S2CID 55170805 . Архивировано из оригинала (PDF) 27 марта 2012 г. Проверено 16 июля 2011 г.
- ^ Лидунка Вочадло; Ларс Стиксруд. «Ртуть: ее состав, внутренняя структура и магнитное поле» (PDF) . UCL Науки о Земле . Архивировано из оригинала (PDF) 28 сентября 2011 г. Проверено 16 июля 2011 г.
- ^ Дж. Э. Коннерни; Н. Ф. Несс (1988). «Магнитное поле и внутренняя часть Меркурия» (PDF) . В Вере Вилас; Кларк Р. Чепмен; Милдред Шепли Мэтьюз (ред.). Меркурий . Издательство Университета Аризоны. стр. 494–513. ISBN 978-0-8165-1085-6 . Проверено 1 января 2012 г.
- ^ Брайан Дж. Андерсон; Кэтрин Л. Джонсон ; Хадже Корт; Майкл Э. Пурукер; Река М. Уинслоу; Джеймс А. Славин; Шон К. Соломон; Ральф Л. МакНатт младший; Джим М. Рейнс; Томас Х. Зурбухен (сентябрь 2011 г.). «Глобальное магнитное поле Меркурия по данным орбитальных наблюдений MESSENGER». Наука . 333 (6051). Американская ассоциация содействия развитию науки: 1859–1862 гг. Бибкод : 2011Sci...333.1859A . дои : 10.1126/science.1211001 . ПМИД 21960627 . S2CID 26991651 .
- ^ Клара Московиц (30 января 2008 г.). «НАСА заметило загадочного «паука» на Меркурии» . Фокс Ньюс . Проверено 20 июля 2011 г.
- ^ «Наука: магнетизм Меркурия» . Время . 1975-03-31. Архивировано из оригинала 22 января 2011 года . Проверено 23 июля 2011 г.
- ^ Перейти обратно: а б Штатные писатели (20 мая 2011 г.). «Измерение магнитного поля Меркурия» . СпейсДейли . Проверено 16 июля 2011 г.
- ^ Кристенсен, Ульрих Р. (2006). «Глубинная динамо-машина, генерирующая магнитное поле Меркурия» . Природа . 444 (7122). Катленберг-Линдау: Институт Макса Планка в Германии: 1056–1058. Бибкод : 2006Natur.444.1056C . дои : 10.1038/nature05342 . ПМИД 17183319 . S2CID 4342216 .
- ^ К. Х. Глассмайер; Х.У. Остер; У. Мочманн (2007). «Динамо с обратной связью, генерирующее магнитное поле Меркурия» . Геофиз. Рез. Летт . 34 (22): L22201. Бибкод : 2007GeoRL..3422201G . дои : 10.1029/2007GL031662 .
- ^ Д. Хейнер; Дж. Вихт; Н. Гомес-Перес; Д. Шмитт; Х.У. Остер; К. Х. Глассмайер (2011). «Данные численных экспериментов для динамо с обратной связью, генерирующего магнитное поле Меркурия». Наука . 334 (6063): 1690–1693. Бибкод : 2011Sci...334.1690H . дои : 10.1126/science.1207290 . ПМИД 22194574 . S2CID 2350973 .
- ^ Рэнди Рассел (29 мая 2009 г.). «Полюса Меркурия» . Окна во Вселенную . Проверено 18 июля 2011 г.
- ^ Линн Дженнер; Брайан Данбар (16 июня 2011 г.). «Линии магнитного поля на северном и южном полюсах Меркурия различаются» . НАСА . Проверено 18 июля 2011 г.
- ^ Джакомо Джампьери; Андре Балог (2001). «Моделирование измерений магнитного поля на Меркурии». Планета. Космические науки . 49 (14–15). Имперский колледж, Лондон: 163–7. Бибкод : 2001P&SS...49.1637G . CiteSeerX 10.1.1.25.5685 . дои : 10.1016/S0032-0633(01)00101-5 .
- ^ «Железный «снег» помогает поддерживать магнитное поле Меркурия, говорят ученые» . ScienceDaily . 08 мая 2008 г. Проверено 18 июля 2011 г.
- ^ «Магнитное поле Меркурия, измеренное орбитальным аппаратом MESSENGER» . физ.орг . Проверено 22 августа 2019 г.
- ^ Штайгервальд, Билл (2 июня 2009 г.). «Магнитные торнадо могут освободить разреженную атмосферу Меркурия» . НАСА /Центр космических полетов Годдарда . Проверено 18 июля 2009 г.
- ^ НАСА/Центр космических полетов Годдарда (2 июня 2009 г.). «Магнитные торнадо могут освободить разреженную атмосферу Меркурия» . ScienceDaily . Проверено 25 июля 2011 г.
- ^ Брайан Вентрудо (3 июня 2009 г.). «Как магнитные торнадо могут восстановить атмосферу Меркурия» . Вселенная сегодня . Проверено 25 июля 2011 г.
- ^ Керри Дональдсон Ханна. «Магнитное поле Меркурия» (PDF) . Университет Аризоны – Лунная и планетарная лаборатория . Проверено 25 июля 2011 г.
- ^ Дэвид Шига (3 мая 2007 г.). «Расплавленное ядро может объяснить магнитное поле Меркурия» . Новый учёный . Проверено 25 июля 2011 г.
- ^ Амос, Джонатан (18 января 2008 г.). «Европейский зонд нацелен на Меркурий» . Европейское космическое агентство (ЕКА) подписало промышленный контракт на создание зонда для отправки к планете Меркурий . Новости Би-би-си . Проверено 21 января 2008 г.
- ^ «Наука и технологии ЕКА: информационный бюллетень» . esa.int . Проверено 5 апреля 2015 г.
- ^ Персонал (2008). «ММ — БепиКоломбо» . Японское агентство аэрокосмических исследований . Архивировано из оригинала 13 ноября 2016 г. Проверено 7 февраля 2014 г.
- ^ К. Х. Глассмайер; и др. (2010). «Фрозондовый магнитометр планетарного орбитального корабля BepiColombo Mercury». Планета. Космические науки . 58 (1–2): 287–299. Бибкод : 2010P&SS...58..287G . дои : 10.1016/j.pss.2008.06.018 .
