Пересоединение токового слоя магнитослоя в гибридном моделировании. Фото: команда профессора Лу / Университет науки и технологий Китая.
Магнитное пересоединение — это фундаментальный физический процесс в плазме, посредством которого магнитная энергия быстро преобразуется в кинетическую энергию плазмы и тепловую энергию. Токовые слои в турбулентной плазме являются ключевым триггером магнитного пересоединения. Однако то, как возникают нынешние листы, остается нерешенным.
Исследовательская группа под руководством профессора Лу Цюаньмина и профессора Ван Жуншэна из Университета науки и технологий Китая (USTC) Китайской академии наук (CAS) обнаружила, что текущие слои в регионе ниже по течению от головной ударной волны Земли, магнитослой, возникший из волн в области выше ударной волны. Их исследование было опубликовано в журнале Science Advances.
Высокоскоростной солнечный ветер взаимодействует с магнитосферой Земли, образуя головные ударные волны на освещенной стороне Земли. Магнитослой, область ниже головной ударной волны Земли, является одной из наиболее типичных турбулентных сред и очень подходит для изучения диссипации турбулентности.
Анализируя спутниковое обнаружение на месте эволюции плазменных волн в областях выше и ниже головной ударной волны, исследовательская группа обнаружила, что по мере того, как восходящие колебания проходили через головную ударную волну в ее нижнюю область, амплитуда колебаний постепенно увеличивалась, тем самым формируя когерентная структура токового слоя ниже по течению от ударной волны. Магнитное пересоединение происходило непосредственно внутри токовых слоев, и магнитная энергия быстро рассеивалась и превращалась в кинетическую энергию плазмы и тепловую энергию.
С помощью метода гибридного моделирования команда воспроизвела весь процесс восходящих колебаний от их генерации до эволюции в текущие листы.
Исследователи обнаружили, что восходящие флуктуации представляют собой быстрые магнитозвуковые волны, возбуждаемые нестабильностью ионного резонанса. По мере распространения этих быстрых магнитозвуковых волн вниз по потоку они постоянно сжимаются и усиливаются, превращаясь в токовые слои в магнитослое. Во время этих процессов внутри этих токовых слоев часто возникало магнитное пересоединение.
Результаты спутниковых наблюдений Magnetogenic Multiscale (MMS) показали большое соответствие с результатами гибридного моделирования, предоставив достаточные доказательства механизма формирования и диссипации энергии структур когерентного токового слоя в турбулентной плазме. Результаты также можно обобщить на ударную плазму в других астрофизических и лабораторных условиях.
Информация от: Университетом науки и технологий Китая.
