Quando o campo magnético interplanetário (FMI) é para o oeste orientado (dawnward) ou para o leste (duskward), camadas limite magnetopausa em maior latitude tornam-se mais sujeitas a Kelvin-Helmholtz instabilidades - mostrado aqui em representação de um artista como redemoinhos gigantes. Crédito: AOES Medialab
Um novo estudo baseado em dados de missão da Agência Espacial Europeia Cluster mostra que é mais fácil para o vento solar de penetrar ambiente magnético da Terra, a magnetosfera, do que se pensava anteriormente. Cientistas da NASA Goddard Space Flight Center em Greenbelt, Maryland que, pela primeira vez, diretamente observado a presença de certas ondas nos ventos solares chamado Kelvin-Helmholtz ondas que podem ajudar a transferência de energia em espaço próximo à Terra sob circunstâncias em que teorias anteriores previram que não eram esperados. Este artigo recente, publicado em 29 de agosto de 2012, no Journal of Geophysical Research mostra que a presença destas ondas ajudar as partículas carregadas de entrada da violação do vento solar-magnetopausa da região externa do magnético "escudo" ahttp :/ / cms.nasa.gov / support / cms / templates / criação / detail_page_template.html # 4round nosso planeta. Como resultado, o limite da bolha magnético da Terra comporta menos como uma barreira contínua e mais como um crivo permitindo a entrada para o ataque contínuo de electrões energéticos e protões. "O complexo ambiente perto da Terra varia continuamente, mas é sempre preenchido com forte e complexos campos magnéticos. variações na pressão do vento solar e na orientação do campo magnético pode levar a mudanças na forma como a magnetosfera responde ao vento solar ", diz Melvyn Goldstein, um cientista Geospace em Goddard e um dos autores do papel . "E a compreensão de como o vento solar afeta essas mudanças através da transferência de impulso, materiais e energia em todo o magnetopausa, é uma das questões mais importantes da física da magnetosfera, em geral, e os efeitos do clima espacial, em particular." Esta última descoberta foi possível graças ao exclusivo configuração da nave espacial Cluster quatro idênticos, que voam em uma formação estreitamente controlado através do espaço próximo à Terra. À medida que atravessam a magnetosfera no espaço interplanetário e de volta novamente, a frota fornece únicas tridimensionais perspectivas sobre os processos que conectam o sol à Terra. descobertas anteriores derivadas de medições de cluster têm mostrado que a magnetopausa é geralmente sujeita a ondas de Kelvin-Helmholtz . Estas ondas têm uma forma característica que é bastante familiar: eles se parecem com ondas de grande amplitude do oceano que são chicoteadas por ventos fortes. Tais ondas podem gerar turbulência como crista e quebrar. No caso de o vento solar, as ondas são feitos de grandes redemoinhos de gás eletrificado chamado plasma, até 25.000 milhas de diâmetro, que se desenvolvem ao longo do bordo exterior da magnetosfera. Movendo o plasma, e, portanto, as ondas de Kelvin-Helmholtz, campos armadilha magnética, juntamente com eles, que acabam por ser crucial na tentativa de determinar como o vento solar pode entrar no magnetosfera. Como o campo magnético torna-se envolvido nas ondas de Kelvin-Helmholtz, os campos de sentido oposto pode "reconectar", permitindo que plasma ao passar do vento solar na magnetosfera. "A comunidade do clima espacial presta atenção considerável para Kelvin-Helmholtz ondas", diz Kyoung-Joo Hwang, um cientista pesquisador do Goddard e da Universidade de Maryland e principal autor do artigo. "Porque eles têm influência global no sistema magnético da Terra e são importantes para a compreensão da resposta da Terra para as mudanças no sol."
Os quatro Cluster órbita da Terra para observar a nave espacial bolha gigante magnético ao redor da Terra chamado de magnetosfera.
Em geral, a capacidade do vento solar a penetrar perto da Terra espaço é pensado para contar com o alinhamento magnético dos campos magnético interplanetário, muitas vezes abreviado para FMI. Como os fluxos de vento solar do sol em direção ao lado dias da Terra, seus campos magnéticos conectar-se à da Terra, resultando em uma reconfiguração repentina e dramática ou restabelecimento das linhas de campo. Isso é mais eficiente quando o FMI está alinhado sul - oposto ao norte alinhamento do campo magnético da Terra. O emaranhamento temporária das linhas de campo cria condições ideais para a recombinação magnética, permitindo que grandes quantidades de plasma e energia magnética para ser transferido a partir do vento solar para a magnetosfera. religação magnética também ocorre mais fracamente com uma orientação para o norte do FMI, geralmente apenas visto em latitudes mais altas. Observações indicaram que a nave espacial Kelvin-Helmholtz ondas podem desempenhar um papel importante na transferência de material de vento solar na magnetosfera durante um norte FMI - hipótese reforçada pelo facto de que as ondas podem facilitar a recombinação magnética. No entanto, a identificação prévia de Kelvin-Helmholtz ondas durante norte FMI foram limitados aos flancos de baixa latitude da magnetosfera. A equipe de cientistas já observado diretamente essas ondas de Kelvin-Helmholtz em latitudes elevadas sob outras orientações do FMI. Em vez de apontar para o norte ou para o sul, o FMI estava apontando a oeste, para o lado do amanhecer da Terra. Sob estas condições, os dados de cluster mostrou as ondas do lado crepúsculo do magnetopausa de alta latitude. O magnetopausa é o limite entre a magnetosfera relativamente intactas ea magnetosheath, a região contendo plasma de vento solar que se deparou com a onda de choque que protege a Terra contra o ataque direto de plasma do vento solar. Os cientistas também foram capazes de caracterizar como diferenças de orientação FMI influenciou as ondas de Kelvin-Helmholtz como resultado de variações na espessura e outras características da camada limite. Os dados foram obtidos entre 07h00 e meio-dia EST em 12 de janeiro ., 2003. A sonda Cluster quatro estavam em formação tetraédrica, cerca de 2.500 quilômetros de distância, voando perto da região norte do duskward magnetosfera da Terra. O quarteto estava de saída, indo em direção ao lado magnetopausa noite. "Esta foi a primeira vez que a presença de Kelvin-Helmholtz ondas na magnetopausa havia sido demonstrado em alta latitude para uma orientação dawnward do FMI", disse Hwang. "Estamos vendo essas ondas em lugares imprevisíveis, em condições de vento solar que foram previamente pensado para ser desfavorável para a sua geração." Embora os relatórios de papel em apenas um estudo de caso, condições semelhantes são freqüentemente encontrados na magnetosfera, diz Goldstein. "Uma vez que este e semelhantes orientações geométricas do FMI são comuns, o processo que descrevemos pode atuar como um mecanismo bastante contínuo de transporte vento solar na magnetosfera."
Observações recentes mostram que o fluxo constante de partículas solares e energia do sol, conhecido como vento solar, pode entrar na magnetosfera mais facilmente do que se pensava anteriormente. Crédito: ESA / AOES Medialab
Os quatro satélites de órbita de cluster no campo magnético da Terra. Crédito: ESA . Hwang está a realizar um estudo estatístico para determinar como onipresente as ondas de Kelvin-Helmholtz são e como evoluem e se desenvolvem "Esta descoberta mostra como a magnetosfera da Terra pode ser penetrada por partículas solares sob certas interplanetárias condições do campo magnético", disse Matt Taylor, cientista do projecto da ESA Cluster. "O estudo da latitude elevada, magnetopausa dayside não teria sido possível sem as medidas in situ enviados de volta pelo Cluster. A separação espacial relativamente pequeno da sonda quatro permitiu analisar as estruturas espaciais e características do Kelvin- ondas de Helmholtz. " Estes resultados também são relevantes para estudos de processos em torno da magnetosfera outros planetas do sistema solar. Por exemplo, Kelvin-Helmholtz instabilidades são frequentemente observados na fronteira da magnetosfera de Mercúrio e no flanco de dawnward magnetopausa Saturno. Este novo estudo abre as localizações possíveis onde tais ondas podem ser geradas, sugerindo que eles podem ser um comum, e possivelmente contínuo mecanismo, para a entrada do vento solar em magnetosferas planetários sob várias orientações FMI.
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