Магнитный переключатель обратного хода
Магнитные переключения — это внезапные изменения магнитного поля солнечного ветра . [1] Их также можно описать как перемещающиеся возмущения в солнечном ветре, которые вызывают обратное искривление магнитного поля. Впервые их наблюдала миссия НАСА-ЕКА «Улисс » , первый космический корабль, пролетевший над . полюсами Солнца [2] [3] НАСА Солнечный зонд «Паркер» и солнечный орбитальный аппарат НАСА/ЕКА наблюдали обратное движение.
Определение [ править ]
Магнитное (или солнечное) переключение — это быстрая смена полярности радиального магнитного поля гелиосферы. [4] Эти события были названы «переключением назад», когда речь идет об изменении направления магнитного поля, или «скачками скорости», когда речь идет о резком увеличении скорости солнечного ветра. [3]
Обратные переключения генерируют тепло, которое нагревает солнечную корону. [5]
Наблюдения [ править ]
Космические аппараты Гелиос 1 и 2 наблюдали внезапные изменения магнитного поля Солнца в 1970-х годах. [6] Обратное магнитное переключение затем наблюдалось «Улиссом » в 1995–1996 годах, во время солнечного минимума, когда космический аппарат обнаружил многочисленные инверсии радиальной полярности магнитного поля. Подобные структуры затем наблюдались с помощью околоземных гелиосферных космических аппаратов, таких как Advanced Composition Explorer . Солнечный зонд Parker (PSP) наблюдал первое обратное движение 6 ноября 2018 года. Подобные эффекты наблюдались на расстояниях около и ниже 0,3 а.е., 1 а.е. и до 2,9 а.е., и, как отметили Федоров и др., «вопрос о том, все подобные наблюдения относятся к одному и тому же явлению, остается открытым». [4]
27 сентября 2020 года ЕКА / НАСА солнечный орбитальный аппарат (SolO) измерил поток солнечного ветра, магнитно связанный с корональной дырой южного полушария, когда он находился на расстоянии 0,98 а.е. от Солнца, и наблюдал быстрый солнечный ветер с сильными колебаниями магнитного поля. Структуры, наблюдаемые SolO, могут фактически представлять собой уцелевшие остатки обратных переходов, созданных вблизи Солнца и также наблюдаемых PSP. [4]
Учитывая фазу солнечного цикла, если бы PSP находилась в южном магнитном полушарии, магнитное поле солнечного ветра всегда должно было иметь магнитную полярность, ориентированную внутрь к Солнцу. Вместо этого PSP наблюдал тысячи интервалов продолжительностью от секунд до десятков минут, когда скорость потока солнечного ветра внезапно подскакивала, а ориентация магнитного поля в самых крайних случаях поворачивалась почти на 180°, прежде чем так же быстро вернуться к исходному состоянию. исходные условия солнечного ветра. [3]
SolO нашла убедительные подсказки относительно происхождения магнитных переключений во время своего ближайшего пролета мимо Солнца 25 марта 2022 года. Используя данные солнечного орбитального аппарата, Даниэле Теллони и Гэри Занк и их команда пришли к выводу, что теория основана на Улисса данных . верно, они «доказали, что обратное переключение происходит, когда происходит взаимодействие между областью открытых силовых линий и областью замкнутых силовых линий». [6] [7]
Теории [ править ]
Одна теория, основанная на данных «Улисса» , предполагает, что обратные переключения являются результатом столкновения между открытыми и закрытыми магнитными полями. Когда разомкнутая силовая линия магнитного поля задевает замкнутую магнитную петлю, они могут переконфигурироваться в процессе, называемом взаимообменным пересоединением – взрывной перестановкой магнитных полей, которая приводит к обратной форме. Разомкнутая линия соединяется с замкнутым контуром, высвобождая из контура горячий выброс плазмы и одновременно «склеивая» два поля в новую конфигурацию. Этот внезапный щелчок приводит к S-образному излому разомкнутой силовой линии магнитного поля, прежде чем петля снова замыкается. Солнечный зонд Паркер наблюдал свое первое обратное переключение 6 ноября 2018 года. Наблюдаемое обратное переключение было близко к разработанной модели. [2] [8]
Вторая теория согласна с важностью повторного соединения транспортных магистралей, но расходится с природой самих обратных рейсов. Вместо того, чтобы рассматривать обратное переключение как излом линии магнитного поля, вторая теория предполагает, что это признак своего рода магнитной структуры, называемой магнитным жгутом . [2] [9]
Другая теория предполагает, что обратные повороты образуются естественным образом, когда солнечный ветер расширяется в космос. [2] [10]
Обратные переключения, по существу, S-образные изломы линий магнитного поля, исходящих от Солнца, по-видимому, возникают в результате реконфигурации разомкнутых и петлевых силовых линий магнитного поля, уже находящихся в атмосфере Солнца. Когда открытая силовая линия магнитного поля сталкивается с замкнутой магнитной петлей, они могут подвергнуться процессу, называемому пересоединением обмена. Это позволяет открытой линии магнитного поля защелкиваться в петле и позволяет одной стороне ранее замкнутой магнитной петли подключаться к солнечному магнитному полю, простирающемуся наружу, в Солнечную систему. Этот процесс создаст направленный наружу S-образный излом вновь сформированной открытой линии магнитного поля — форма, которая совпадает с обратными переключениями, измеренными Parker Solar Probe. [1]
![Иллюстрация глобальной циркуляции магнитного поля, ставшей возможной благодаря пересоединению развязок. В этом сценарии открытая силовая линия магнитного поля (А) притягивается к большой корональной петле за счет глобальной циркуляции в короне, (Б) претерпевает взаимообменное пересоединение, и (С) эффективно перескакивает приблизительную ширину первоначально замкнутой петли, запуская S-образный обратный переключение магнитного поля в корону.[3]](//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/63/Illustration_of_global_magnetic_field_circulation_enabled_by_interchange_reconnection.jpg/477px-Illustration_of_global_magnetic_field_circulation_enabled_by_interchange_reconnection.jpg)
Иллюстрация глобальной циркуляции магнитного поля, ставшей возможной благодаря пересоединению развязки. В этом сценарии открытая силовая линия магнитного поля (А) притягивается к большой корональной петле за счет глобальной циркуляции в короне, (Б) претерпевает взаимообменное пересоединение, и (С) эффективно перескакивает приблизительную ширину первоначально замкнутой петли, запуская S-образный обратный переключение магнитного поля в корону. [3]
Вблизи Солнца и особенно над активными областями существуют открытые и замкнутые силовые линии магнитного поля. Замкнутые линии представляют собой петли магнетизма, которые поднимаются вверх в солнечную атмосферу, а затем изгибаются и исчезают обратно в Солнце.
![Иллюстрация глобальной циркуляции магнитного поля, ставшей возможной благодаря пересоединению развязок. В этом сценарии открытая силовая линия магнитного поля (А) притягивается к большой корональной петле за счет глобальной циркуляции в короне, (Б) претерпевает взаимообменное пересоединение, и (С) эффективно перескакивает приблизительную ширину первоначально замкнутой петли, запуская S-образный обратный переключение магнитного поля в корону.[3]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/63/Illustration_of_global_magnetic_field_circulation_enabled_by_interchange_reconnection.jpg/477px-Illustration_of_global_magnetic_field_circulation_enabled_by_interchange_reconnection.jpg)
См. также [ править ]
Дальнейшее чтение [ править ]
- Швадрон, Северная Каролина; МакКомас, диджей (2021). «Объяснение переключений: Филды супер-Паркера - другая сторона спирали суб-Паркера» . Астрофизический журнал . 909 (1): 95. arXiv : 2102.03696 . Бибкод : 2021ApJ...909...95S . дои : 10.3847/1538-4357/abd4e6 . S2CID 231846671 .
- Бэйл, Южная Дакота; и др. (июнь 2023 г.). «Обменное пересоединение как источник быстрого солнечного ветра внутри корональных дыр» . Природа . 618 (7964): 252–256. arXiv : 2208.07932 . Бибкод : 2023Natur.618..252B . дои : 10.1038/s41586-023-05955-3 . ISSN 1476-4687 . ПМЦ 10247371 . ПМИД 37286648 . S2CID 254247367 .
Ссылки [ править ]
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б
В эту статью включен текст из этого источника, который находится в свободном доступе : Хэтфилд, Майлз (29 апреля 2020 г.). «Новый взгляд на ранние наблюдения солнечного зонда Паркер» . НАСА . - ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д В эту статью включен текст из этого источника, который находится в свободном доступе : Хэтфилд, Майлз (8 марта 2021 г.). «Наука о переключениях: объяснение магнитной загадки солнечного зонда Паркер» . НАСА . Проверено 31 июля 2022 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д Фиск, Луизиана; Каспер, JC (1 мая 2020 г.). «Глобальная циркуляция открытого магнитного потока Солнца» . Письма астрофизического журнала . 894 (1): Л4. Бибкод : 2020ApJ...894L...4F . дои : 10.3847/2041-8213/ab8acd . S2CID 218640684 .
Материал был скопирован из этого источника, который доступен с лицензией Creative Commons Attribution 3.0. - ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Федоров А.; и др. (1 декабря 2021 г.). «Структуры, похожие на обратное движение, наблюдаемые с помощью Solar Orbiter» . Астрономия и астрофизика . 656 : А40. Бибкод : 2021A&A...656A..40F . дои : 10.1051/0004-6361/202141246 . ISSN 0004-6361 . Проверено 23 мая 2023 г. Материал был скопирован из этого источника, который доступен с лицензией Creative Commons Attribution 4.0.
- ^ Зурбухен, Томас. «Как зонд НАСА разгадал палящую солнечную тайну» . Журнал Кванта . Проверено 11 мая 2024 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б «Solar Orbiter раскрывает тайну магнитного переключения» . www.esa.int . Проверено 19 сентября 2022 г.
- ^ Теллони, Даниэле; Занк, Гэри (2022). «Наблюдение обратного магнитного переключения в солнечной короне» . Письма астрофизического журнала . 936 (936:Л25): Л25. arXiv : 2206.03090 . Бибкод : 2022ApJ...936L..25T . дои : 10.3847/2041-8213/ac8104 . hdl : 2158/1282780 . S2CID 249431657 .
- ^ Занк, врач общей практики; Наканотани, М.; Чжао, Л.-Л.; Адхикари, Л.; Каспер, Дж. (1 ноября 2020 г.). «Происхождение обратного переключения в солнечной короне: линейная теория» . Астрофизический журнал . 903 (1): 1. Бибкод : 2020ApJ...903....1Z . дои : 10.3847/1538-4357/abb828 . S2CID 229001633 .
- ^ Дрейк, Дж. Ф.; Агапитов О.; Свисдак, М.; Бэдман, Северная Каролина; Бэйл, Южная Дакота; Хорбери, Т.С.; Каспер, Дж. К.; МакДауэлл, Р.Дж.; Мозер, Ф.С.; Фан, Т.Д.; Пулупа, М.; Сабо, А.; Велли, М. (июнь 2021 г.). «Обратные переключения как признаки магнитных жгутов, возникающие в результате пересоединения в короне». Астрономия и астрофизика . 650 : А2. arXiv : 2009.05645 . Бибкод : 2021A&A...650A...2D . дои : 10.1051/0004-6361/202039432 . S2CID 221655769 .
- ^ Сквайр, Дж.; Чандран, BDG; Мейран, Р. (2020). «Образование обратного хода в расширяющемся солнечном ветре» . Астрофизический журнал . 891 (1): Л2. arXiv : 2001.08422 . Бибкод : 2020ApJ...891L...2S . дои : 10.3847/2041-8213/ab74e1 . S2CID 210860810 .
