Образовательный сайт

Кaк Зeмля и мнoгиe другиe миры, кaк сoлнцe имeeт мaгнитнoe пoлe, кoтoрoe прoнизывaeт всю eгo глубину и прoстирaeтся дaлeкo зa прeдeлы ee пoвeрxнoсти. Этa зoнa прыгaть пo пoвeрxнoсти, инoгдa склaдывaя в пeтли и другиe слoжныe структуры. Плaзмa — иoнизирoвaнный прeпaрaт, кoтoрый мoжeт быть нaйдeн нa сoлнцe, чaстo слeдуeт эти мaгнитныe структуры. Нo нeскoлькo рaз oн прaктичeски всeгдa тeснo связaны с линии пoля сxoдятся и быстрo присoeдиняeтся, в рeзультaтe чeгo чaстицы тeчь нaружу с нeвeрoятнoй скoрoстью. Скoрoсть пoдключeния всeгдa была загадкой, потому что они не удовлетворяют уравнения. Объяснений придумано лет; никто из них не был удовлетворительным. Однако новые теоретические разработки, науки нестабильности плазмоид, похоже, разгадал тайну.

Магнитное пересоединение происходит не только на солнце, но и в других различных астрофизических и земных явлений. Когда заряженные частицы, летящие от Солнца в наш мир, и затем течет в магнитном поле Земли, образуя полярные сияния, это связано с магнитным пересоединением. Когда, в межзвездной среде, является турбулентной плазмы, магнитного пересоединения нагревает электроны; этот же механизм может быть ответственным за мощных гамма-всплесков. И здесь, на Земле, мы можем ставить эксперименты, а не только изучение самого явления, но и его последствия, когда, например, горячая плазма в центре смешивается с холодным наружным плазмы ближе к стене в магнитном термоядерном реакторе.

С точки зрения физики это довольно просто:

• Имеет магнитное поле создается ряд стержневых электромагнитов.
• Переместить магниты в различных конфигурациях по отношению друг к другу.
• Увидите строку, которая отключает определенные места, и присоединяется другой, при изменении поля.

Вот он! Магнитное пересоединение. Через серию космических исследований, мы имели возможность наблюдать и подтвердить, что явление магнитного пересоединения довольно сильны, как при испускании солнечные пятна и полярные сияния на Земле.

Но дьявол кроется в деталях, как говорится.

Для астрофизиков одна из самых важных частей плазмы является электрический ток. Поскольку плазма состоит из ионизованных атомов и свободных электронов, в том числе и голыми ядрами, электрических и магнитных полей можно разделить, переместить, и разогнать эти частицы до невероятных скоростей. Движение заряженных частиц создает электрический ток, и в один из этих намагниченных средах, эти токи будут сжаты в тонкие слои или листья, скрученные и полностью из плазмы. Самый крупный из этих течений в нашей Солнечной системе рождаются с Солнцем и называют гелиосферным токовым слоем. Как толщина в 10 000 километров, она выходит за Плутоном во всех направлениях.

Долгое время считалось, что эти тонкие токовые слои необходимо серьезно ограничить скорость, с которой магнитные силовые линии могут отличаться и присоединтся; как и предсказывали теоретические расчеты. Но физика не только экспериментальная и точная наука, и наши наблюдения показали, что разделение и соединение происходит быстрее, чем предсказывает уравнение. Группа физиков из лаборатории физики плазмы Принстонского университета, под руководством Луки, Comisso провели серию лабораторных экспериментов, которые показали, что решение все это время было перед нами: лист плазме не является постоянной, одинаковой формы, его можно разделить на маленькие острова, каждый со своими магнитными свойствами. Это представление о «нестабильности плазмоид».

Этой идее уже несколько лет, но большая заслуга для команды, Comisso в том, что они сумели впервые четко определить количественные характеристики неустойчивости плазменного сгустка, что приводит к быстрой магнитного пересоединения в реальных жизненных ситуациях. Как ни странно, она основана на одном из самых старых физических принципах, возвращение на ферму (особенно на последней теоремы Ферма) в 1600 лет, принцип наименьшего времени. Вот как это выглядит:

Большой лист тока ведет себя как и предсказывал старый наивный модель: непрерывный, одиночный форма, где магнитное поле ограничено. Во многом похож на тонкий лист фанеры.

В единообразии есть небольшие отклонения и начинают формироваться и расти нестабильность плазмоид, с однородной, линейной скорости. Как на фанеру, использовать немного силы, и лист изгибается в ответ.

Поскольку внешнее магнитное свойства продолжают изменяться — Солнца вращается система Земля — солнце переходит из ночи в день, заменяется на конфигурацию поля, и т. д. — нестабильность, перемены меньше, чем раньше. Поэтому при увеличении приложенной силы к фанере, ожидать, что она будет изгибаться сильнее, но вместо этого он просто держит Напряжение В структуре материала. Это пример хранимой, потенциальная энергия.

Наконец, магнитные свойства меняются настолько, что нестабильность будет гораздо более последовательно настроенным, если линия безопасности, которая двигается быстро и присоединится. Именно здесь линии поля разбиты и присоединяется быстрее, чем предсказывали любые другие модели. Это похоже на то, что лист фанеры ломает пополам, выпуская накопленную энергию.

Красота данного исследования является двоякой: в новообретенном предсказательной силой, и удивительные уроки, которые были извлечены. Так что теперь мы можем делать прогнозы? Как долго это «фаза два», который формируется плазмоид нестабильности и на какую ногу и какого размера они будут расти. Модель, которая физически воспроизводит экспериментов и наблюдений, это всегда хорошо. Но команда исследователей также обнаружила некоторые интересные моменты. Существует четыре количествах, которые растут и меняются с течением времени (например, количество плазмоидов, и сколько времени им нужно, чтобы достичь критической стадии подключения) и три величины, от которых они зависят (например, размеры исходной шероховатости). В отличие от большинства физических законов, нет власти-как (т. е., х пропорциональна Y в определенной степени), эти зависимости не являются. Этого никто не ожидал.

Если вы когда-нибудь задумывались, где это солнечные вспышки, и как они бросают так быстро, что ответ кроется в магнитное пересоединение. Мы поняли, в первый раз, и теперь можем точно предсказать, как это явление не только качественно, но и количественно.

Физика плазмы уже решена головоломка ультра-быстрой солнечных вспышек
Илья Весь