Aproximar-se de partículas carregadas emitidas pelo Sol

POR 

ADONAI 

- POSTADO EM 19 DE DEZEMBRO DE 2012

PUBLICADO EM: CIÊNCIA , ESTUDOS E PESQUISA

Usando satélites Cluster da ESA como um microscópio de plasma no espaço, os cientistas têm zoom no vento solar para revelar o último detalhe ainda, encontrar pequenos redemoinhos turbulentos que poderiam desempenhar um grande papel no aquecimento.

Turbulência é altamente complexo e em torno de nós, evidente na água corrente de uma torneira, em torno de uma asa de avião, nos reactores de fusão experimentais na Terra, e também no espaço.

Terra e de todos os outros planetas do nosso Sistema Solar são como aviões viajando por um vendaval non-stop de plasma, principalmente prótons e elétrons, que se origina no dom Este vento chamado solar começa na atmosfera searingly quente do Sol menor e é soprado para fora em todas as direções a uma velocidade média de cerca de 400 km / s (quase 1,5 milhão quilômetros por hora).

No fluxo de partículas carregadas emitidas pelo Sol - o vento solar - a turbulência é pensado para desempenhar um papel-chave na manutenção seu calor à medida que os fluxos de distância e corridas em todo o Sistema Solar. Como o vento solar se expande, esfria, mas em uma escala muito menor do que seria esperado se o fluxo fosse suave.

Turbulência resulta de irregularidades do fluxo das partículas e as linhas de campo magnético, mas o entendimento de como esta energia é transferida a partir das grandes escalas de onde provém, para as escalas pequenas, onde é dissipado, é como tentar rastrear uma vez que a energia é transferida do fluxo laminar suave, de um rio para baixo para os pequenos remoinhos turbulentos formados na parte inferior de uma cascata.

Novo estudo utilizando magnetômetro PESSOAL

Equipe internacional de cientistas usou a alta resolução temporal da flutuação Campo Spatio Temporal Análise (PESSOAL) magnetômetro, que é realizado em cada um dos quatro satélites Cluster. PESSOAL é capaz de detectar variações rápidas de campos magnéticos, o que significa que muito pequenas estruturas espaciais podem ser reconhecidos dentro do plasma.

Satélites fizeram observações extremamente detalhados de turbulência plasma no vento solar. Eles foram separados por cerca de 20 km ao longo da direcção do fluxo de plasma e operado em modo 'rebentar' tomar 450 medições por segundo.

Uma visão 2D da turbulência do vento solar na menor escala visto ainda, graças a observações por satélites Cluster. A localização aproximada das medições são indicados em um gráfico ilustrando as características do ambiente magnético da Terra. As condições de inserção mostra como seria visto de frente para o vento solar, com folhas atuais formando na fronteira de vórtices turbulentos. A trajetória da nave espacial Cluster é marcado no inset pela linha preta e os gradientes de cor representa a intensidade de força de campo magnético de 4,8 nT (sombras mais escuras) para 5,2 nT (branco).
Satélite: Cluster
Descreve: Ilustração de turbulência do vento solar
Direitos de autor: Fundo gráfico: ESA / ATG Medialab; inset: J. Dorelli (NASA)

Ao comparar os resultados com simulações de computador, os cientistas confirmaram a existência de folhas de apenas 20 km elétrica atual transversalmente, nas fronteiras de redemoinhos turbulentos.

"Isso mostra pela primeira vez que o plasma do vento solar é extremamente estruturada neste alta resolução", diz Silvia Perri da Universita della Calabria, Itália, e principal autor do artigo que apresenta o resultado.

Cluster detectado previamente folhas atuais em escalas muito maiores de 100 quilômetros no magnetosheath, a região imprensado entre bolha magnética da Terra - a magnetosfera - ea onda de choque que é criado, uma vez que se encontra com o vento solar.

Nas fronteiras desses vórtices turbulentos o processo de "reconexão magnética" foi detectado, em que as linhas do campo oposta dirigidas espontaneamente quebrar e se reconectar com outras linhas de campo nas proximidades, assim liberando sua energia.

"Embora ainda não tenhamos detectado reconexão ocorrendo a estas novas escalas menores, é claro que nós estamos vendo uma cascata de energia, que pode contribuir para o aquecimento global do vento solar", disse Perri.

A equipe examinou dois conjuntos de observações pessoal. Os primeiros dados foram obtidos em 10 de janeiro de 2004, quando dois satélites Cluster (C2 e C4) estavam voando a 20 km de distância na direção Sol-Terra, enquanto a sonda outros dois foram muito mais longe. Naquele tempo, o pessoal estava operando no modo 'explosão' rápido, durante o qual gravou 450 medições do campo magnético por segundo. Dados adicionais foram obtidos por uma única espaçonave (Cluster 2) em 19 de março de 2006.

"Durante a observação de 2004, as duas naves estavam tão perto que eles observaram quase simultaneamente a mesma 'quase estacionário", estrutura rotativa no vento solar, uma vez que passou por eles ", disse Silvia Perri da Università della Calabria, Itália, principal autor do papel.

"Os dados do campo magnético mostraram a assinatura típica de um cruzamento folha actual. Naquele tempo, o vento solar foi fluindo em cerca de 550 km / s. Uma vez que o evento de folha corrente durou apenas 0,07 segundo de ambos os satélites, isto correspondeu a um tamanho espacial de cerca de 38 km. "

"Durante o segundo evento, a nave espacial Cluster quatro também foram com o vento solar, mas eles estavam muito longe de fazer um estudo de dois ou três-dimensional do fluxo de plasma. No entanto, o instrumento PESSOAL em Cluster 2 obteve um instantâneo de uma dimensão das flutuações do fluxo turbulento e encontrou evidências de uma descontinuidade no vento solar, que foi semelhante ao evento anterior. "

"Os dados mostram que a turbulência de plasma é praticamente bidimensional e consiste em finas folhas atuais que estão perpendicular ao plano do campo média magnético do vento solar", disse Melvyn Goldstein da NASA Goddard Space Flight Center, um co-autor do papel e cientista do projeto da NASA para Cluster.

Missões futuras, como Solar Orbiter da ESA e da NASA Solar Probe Plus vai ser capaz de determinar se processos semelhantes também estão em jogo mais próximo do Sol, enquanto a missão da NASA multiescala Magnetospheric vai investigar especificamente as regiões de pequena escala, onde reconexão podem ocorrer.

Missão Cluster da ESA

A sonda Cluster quatro estão fornecendo um mapa tridimensional detalhado da magnetosfera. Eles estão investigando ambiente magnético da Terra e sua interação com o vento solar em três dimensões. Produção científica de Cluster avança grandemente o nosso conhecimento do espaço física de plasma, clima espacial ea conexão Sol-Terra e tem sido fundamental na melhoria da modelagem da magnetosfera e compreender seus vários processos físicos. Imagens e vídeos por Cluster.

Estudo original de Perry, et ai.

Detecção de Estruturas de pequena escala no Regime de dissipação de energia solar-eólica Turbulência

Data de publicação: 08 de novembro de 2012, Autores: Perri, S., et al. 

Jornal: Phys. Rev. Lett. , Volume: 109; Emissão: 19; Página: 191101; Ano: 2012

Direitos de autor: American Physical Society

Observações recentes do vento solar têm apontado a existência de uma cascata de energia magnética da escala do raio do protão Larmor rho _p até o raio de Larmor elétron rho escala _e. Nesta Carta estudamos as propriedades espaciais das flutuações do campo magnético no vento solar e achar que em pequenas escalas o campo magnético não se assemelha a um mar de flutuações homogêneos, mas sim um plano bidimensional contendo finas folhas atuais e descontinuidades com tamanhos espaciais variando de l> = rho _p até rho _e e abaixo. Estas estruturas podem ser isolados manifestações de intermitência que localizam sítios de dissipação turbulenta. Estudar a relação entre a dissipação turbulenta, reconexão e intermitência é crucial para a compreensão da dinâmica de plasmas de laboratório e astrofísica. Link para a publicação

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Fonte: ESA

Imagem destaque: CC

Site: os Vigilantes.