Wiatr słoneczny zachowuje się zupełnie inaczej, niż sądzono? Zaskakujące odkrycie!
Turbulencja w kosmicznej plazmie wciąż pozostaje zagadką fizyki. Międzynarodowy zespół po raz pierwszy bezpośrednio wykazał, że w pozornie chaotycznym wietrze słonecznym pojawia się wyraźna struktura.
Turbulencję znamy z codzienności, np. gdy mieszamy mleko w kawie. W przestrzeni kosmicznej ośrodek jest jednak zjonizowany (to plazma), a ruch płynu silnie sprzężony z polami elektromagnetycznymi. Plazma kosmiczna jest przy tym tak rozrzedzona, że cząstki się ze sobą nie zderzają. Badacze wciąż nie wiedzą, jak taka plazma wchodzi w turbulencję i jak rozkłada się w niej energia fluktuacji.
Zespół z Instytutu Fizyki Teoretycznej Politechniki w Brunszwiku i Uniwersytetu Tokijskiego, wraz z naukowcami z dziesięciu krajów, wykorzystał precyzyjne dane o polu magnetycznym i cząstkach z misji NASA Parker Solar Probe. Wykazał, że turbulentne pola magnetyczne wykazują wyraźne odwrócenie kierunku rotacji powyżej pewnej długości fali. Co więcej, to odwrócenie narasta i przesuwa się ku dłuższym falom wraz z oddalaniem się od Słońca.
Rotacja, która nie jest przypadkowa
W większych skalach plazma zachowuje się jak płyn, a turbulencja powstaje przez wzbudzanie wirów i fal elektromagnetycznych. Fluktuacje są wtedy przypadkowe, ale rotacja pola magnetycznego już nie. Patrząc radialnie od Słońca, pola rotują zwykle przeciwnie do ruchu wskazówek zegara. W mniejszych skalach rotują zgodnie z ruchem wskazówek. Ta skala odpowiada przejściu od zachowania płynowego do cząstkowego.
– Widzimy wyraźną strukturę w widmie, choć turbulencja to ruchy bez struktury – mówi dr Masatomi Iizawa z TU Braunschweig, pierwszy autor pracy.
Dr Nobumitsu Yokoi z Uniwersytetu Tokijskiego podkreśla, że wynik ma duże znaczenie dla fizyki plazmy i astrofizyki.
Turbulencja plazmy odgrywa rolę m.in. w magnetosferze Ziemi, wietrze słonecznym, rozbłyskach i dyskach akrecyjnych. Może wpływać na fale uderzeniowe i obłoki magnetyczne w przestrzeni międzyplanetarnej i jest ważnym czynnikiem w prognozowaniu burz geomagnetycznych. Wyniki ukazały się w „The Astrophysical Journal Letters”.
Źródło: The University of Tokyo
Czytaj też: Niewidzialna tarcza Ziemi pod ostrzałem! Zobacz, gdzie wiatr słoneczny uderza z największą siłą!
Grafika tytułowa: Vivek Doshi / Unsplash
