Волны магнитных столкновений разогнали «солнечные» электроны

Международная группа астрономов при участии специалистов Института Космических Исследований РАН впервые связала волны, возникающие в местах столкновений магнитных полей, с ускорением электронов в магнитосферах планет. Механизм ускорения авторы описывают как столкновение очень быстрой волны-барьера, движущейся со скоростью в 4 тысячи километров в час, с медленными частицами. Исследование опубликовано в Physical Review Letters, кратко о нем сообщает Physics.

В своем исследовании астрономы использовали группировку из четырех космических спутников MMS (Magnetospheric Multiscale Sattelites), предназначенных для исследования магнитосферы Земли. Устройства формируют в космосе тетраэдр со стороной порядка 10 километров и непрерывно фиксируют значения магнитного и электрического поля, а также определяют энергетический спектр электронов и других заряженных частиц.

5 октября 2015 года группировка прошла через область магнитного пересоединения, расположенную в месте столкновения межпланетного магнитного поля, переносимого солнечным ветром, и магнитного поля Земли. В этой области магнитные линии полей оказываются направлены в противоположные стороны. Такое столкновение приводит к разрыву части линий магнитного поля и высвобождению энергии, а также к возникновению новых линий, быстро удаляющихся от места соприкосновения. Два аппарата из группировки зафиксировали серию пиков напряженности электрического поля в направлении параллельном линиям сталкивающихся магнитных полей.

Такое наблюдение соотносится с пространственно-временными структурами (TDS), особым типом волн, возникающих в местах магнитного пересоединения. Благодаря тому, что волны были зафиксированы двумя спутниками астрономам удалось определить скорость их распространения — свыше четырех тысяч километров в час. Одновременно с этим в приборы зафиксировали рост почти в полтора раза количества электронов умеренно-высоких энергий. Авторы сделали вывод, что волны ускорили частицы почти в сорок раз, до двухсот электронвольт.

Это второй случай достоверных наблюдений того, как TDS ускоряют электроны, но первый, напрямую связанный с областью пересоединения магнитных линий. Вместе с тем, астрономы отмечают, что полностью списать все процессы ускорения частиц на разгон с помощью волн нельзя. К примеру, энергии, которую передают волны, точно не хватит на разгон электронов до 100 тысяч электронвольт — такие частицы наблюдались в других областях пересоединения.

Процесс магнитного пересоединения называют в числе возможных причин разогрева солнечной короны до температур порядка миллиона градусов. 

Владимир Королёв