Плазмосфера
Плазмосфера состоящая , или внутренняя магнитосфера , — область магнитосферы Земли, из низкоэнергетической (холодной) плазмы . Оно расположено над ионосферой . Внешняя граница плазмосферы известна как плазмопауза , которая определяется падением плотности плазмы на порядок. В 1963 году американский учёный Дон Карпентер и советский астроном Константин Грингауз доказали существование плазмосферы и плазмопаузы на основе анализа волн очень низкой частоты (ОНЧ) данных свистовых . Традиционно плазмосфера рассматривалась как хорошо управляемая холодная плазма, движение частиц которой полностью определяется геомагнитным полем и, следовательно, вращается вместе с Землей.
История
[ редактировать ]Открытие плазмосферы стало результатом научного изучения свистов — природных явлений, вызываемых радиоволнами очень низкой частоты (ОНЧ). Впервые свистунов услышали радисты в 1890-х годах. [1] Британский ученый Ллевелин Роберт Оуэн Стори 1953 года продемонстрировал свисты, генерируемые молниями в своей докторской диссертации . [1] [2] Примерно в то же время Стори предположил, что существование свистов означает, что плазма присутствует в атмосфере Земли и что она перемещает радиоволны в том же направлении, что и силовые линии магнитного поля Земли . [1] [2] Из этого он сделал вывод, но не смог окончательно доказать существование плазмосферы. [2] В 1963 году американский учёный Дон Карпентер и советский астроном Константин Грингауз — независимо друг от друга, причем последний использовал данные космического корабля «Луна-2» , — экспериментально доказали существование плазмосферы и плазмопаузы, основываясь на идеях Стори. [1]
В 1965 году Стори и французский ученый М.П. Обри работали над FR-1 , французским научным спутником, оснащенным приборами для измерения ОНЧ-частот и локальной электронной плотности плазмы. Исследования Обри и Стори ОНЧ-сигнала FR-1 и данных электронной плотности еще раз подтвердили их теоретические модели: ОНЧ-волны в ионосфере иногда проходили через тонкий слой плазмы в магнитосферу, перпендикулярно направлению магнитного поля Земли. [3] : 1181 [4] На протяжении 1970-х годов Стори продолжал изучать ОНЧ-волны, используя данные, собранные с помощью FR-1. [2] Данные, полученные от ОНЧ-приемника на ОВ3-3 , запущенном 4 августа 1966 года, определили местоположение плазмопаузы. [5]
В 2014 году спутниковые наблюдения миссии THEMIS показали, что могут образовываться неравномерности плотности, такие как шлейфы или вырывы. [6] [7] Также было показано, что плазмосфера не всегда вращается вместе с Землей. Плазма магнитосферы имеет множество различных уровней температуры и концентрации. Самая холодная магнитосферная плазма чаще всего встречается в плазмосфере. Однако плазму из плазмосферы можно обнаружить по всей магнитосфере, поскольку она разносится электрическими и магнитными полями Земли. Данные, собранные двойными зондами Ван Аллена, показывают, что плазмосфера также ограничивает высокоэнергетические ультрарелятивистские электроны космического и солнечного происхождения от достижения низких околоземных орбит и поверхности планеты. [8] [9]
Вид со спутника IMAGE , показывающий плазмосферу Земли с помощью прибора формирования изображений экстремального ультрафиолета (EUV).- Визуализация радиационных поясов с удерживаемыми заряженными частицами (синий и желтый) и границы плазмопаузы (сине-зеленая поверхность).
См. также
[ редактировать ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д Галлахер, Д.Л. (27 мая 2015 г.). «Открытие плазмосферы» . Космическая физика плазмы . Хантсвилл, Алабама: Центр космических полетов имени Маршалла НАСА . Проверено 1 декабря 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д «Оуэн Стори» . Wiki по истории техники и технологий. 29 января 2019 года . Проверено 1 декабря 2020 г.
- ^ Обри, член парламента (1968). «Некоторые результаты спутникового эксперимента ФР-1 по ОНЧ-волновому полю в зоне, близкой к передатчику». Журнал физики атмосферы и Земли . 30 (6): 1161–1182. Бибкод : 1968JATP...30.1161A . дои : 10.1016/S0021-9169(68)80005-4 .
- ^ Стори, Ллевелин Роберт Оуэн (1967). «Предварительные результаты по распространению ОНЧ в нижней магнитосфере, полученные спутником ФР-1». Космические исследования (7). Амстердам: Издательство North Holland Publishing Co.: 588–603.
- ^ С.Р. ЛаВалль; Д.Д. Эллиотт (1 апреля 1972 г.). «Наблюдения дуг РСА с ОВ1-10» . Журнал геофизических исследований . 77 (10): 1802–1809. Бибкод : 1972JGR....77.1802L . дои : 10.1029/JA077i010p01802 .
- ^ Карен С. Фокс (6 марта 2014 г.). «THEMIS НАСА открывает новый процесс, который защищает Землю от космической погоды» . www.nasa.gov . НАСА . Проверено 11 апреля 2017 г.
- ^ Б.М. Уолш; Дж. К. Фостер; Пи Джей Эриксон (7 марта 2014 г.). «Одновременные наземные и космические наблюдения за плазмосферным шлейфом и пересоединением» (PDF) . Наука . 343 (6175): 1122–5. Бибкод : 2014Sci...343.1122W . дои : 10.1126/science.1247212 . hdl : 2060/20150007962 . ПМИД 24604196 . S2CID 206553014 .
- ^ «Невидимый щит, подобный «Звездному пути», защищает Землю от «электронов-убийц» — Los Angeles Times» . Лос-Анджелес Таймс . 27 ноября 2014 г.
- ^ «Плазменный щит» .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Карпентер, Д.Л., Уистлер, свидетельствующий о «перегибе» профиля плотности ионизации магнитосферы, J. Geophys. Рез., 68, 1675–1682, 1963.
- Нишида А. Формирование плазмопаузы или колена магнитосферной плазмы в результате совместного действия магнитосферной конвекции и выхода плазмы из хвоста, J. Geophys. Рез., 71, 5669, 1966.
- Сандел, Б.Р. и др., Наблюдения структуры и динамики плазмосферы с помощью изображений в крайнем ультрафиолетовом диапазоне, Space Sci. Ред., 109, 25, 2003.