Туманность Ориона во всей красе
Официальный ресурс NASA разместил на своих страницах красивое изображение туманности Ориона. Уникальные кадры поступили
Пылевая буря над Персидским заливом
Пылевая буря стала существенной проблемой для государств Персидского залива в феврале 2017 года. Соответствующее
Геологическая карта Плутона
И снова автоматическая станция New Horizons порадовала нас огромным количеством уникальных снимков Плутона. И теперь
Снимок звездной системы DI Cha
И снова телескоп Hubble порадовал нас прекрасными снимками неповторимых космических объектов. На снимке отчетливо
Песчаные дюны на Марсе
Представлены новые снимки Красной планеты, где отчетливо видны песчаные дюны. Изображение получено с орбитальной
1 2 3 4 5
Пятница, 30 марта 2012 08:55

Изучение солнечного ветра на орбите вокруг Земли с рекордным разрешением по времени - до 0,03 с

Автор
Оцените материал
(0 голосов)

Хотя еще первобытные люди понимали, что Солнце — источник всего сущего на Земле, но и до сих пор многие невидимые нити, которые связывают нашу звезду и Землю, не только до конца не поняты, но даже и не исследованы полностью. Поэтому изучение разнообразия солнечно-земных связей имеет большое практическое и научное значение.

Прагматический интерес вызывает, прежде всего, та сторона их взаимодействия, которая объединяется общим названием «космическая погода». Она заключается в постоянном влиянии приходящих от Солнца возмущений на околоземное пространство: генерацию магнитных и ионосферных бурь, в свою очередь, вызывающих сбои в современных технических системах, нарушения радиосвязи (особенно в полярных районах), повреждения автоматики линий электропередачи и трубопроводов и даже здоровье человека.

Научный же интерес связан с возможностью изучения в космосе бесстолкновительной горячей плазмы, которую очень сложно воссоздать в лабораторных условиях, в частности, чтобы оценить особенности распространения в ней радиоволн, развитие разнообразных плазменных неустойчивостей и т.п.

Для продолжения и развития этих исследований на запущенном 18 июля 2011 года российском астрофизическом спутнике «Спектр-Р» был поставлен эксперимент «Плазма-Ф».

Основная цель спутника «Спектр-Р» — детальное изучение радиоизлучения дальних космических объектов — черных дыр, сверхгалактик, облаков темной материи и т.д. — с помощью интерферометра с очень большой базой. Однако параллельно с основным экспериментом, на этом КА нашлось место и для приборного комплекса «Плазма-Ф», в задачу которого входят непосредственные измерения в межпланетном пространстве двух важных компонент солнечного излучения — потоков плазмы солнечного ветра и потоков энергичных частиц от Солнца. Орбита высокоапогейного спутника «Спектр-Р» предоставляет прекрасные возможности для этого эксперимента. Как известно, межпланетная среда, взаимодействуя с магнитным полем Земли, создает огромную полость — магнитосферу Земли, ограниченную в направлении к Земле магнитопаузой (расстояние до нее в подсолнечном секторе составляет около 60 тыс. км), в направлении к Солнцу — околоземной ударной волной (расстояние до которой от Земли составляет около 100 тыс. км). Внутрь магнитосферы межпланетная среда почти не проникает, поэтому для ее изучения надо выйти за околоземную ударную волну.

Благодаря своему высокому апогею (360 тыс. км), долгому периоду обращения (8,5 суток) и сравнительно невысокому перигею (5-10 тыс. км) спутник «Спектр-Р» около 6-8 суток пребывает в невозмущенной межпланетной среде, а затем быстро проходит сквозь почти все области магнитосферы, регистрируя их состояние.

Одной из важных составляющих космической межпланетной и магнитосферной плазмы является так называемая «энергичная» компонента — ионы (в основном протоны) и электроны с энергиями существенно выше средней («тепловой») энергии основной массы плазмы. К числу таких частиц относятся, например, солнечные космические лучи или частицы радиационных поясов Земли. Кроме собственно изучения свойств околоземного пространства, исследования процессов ускорения и образования энергичной плазмы исключительно важны для астрофизики. Схожие процессы (только с более высокими энергиями) ответственны за ускорение плазмы в астрофизических объектах, о свойствах которых мы можем судить только по свойствам достигающего Земли вторичного излучения.

В советских и российских космических проектах накоплен большой опыт подобных наблюдений. Спутник «Спектр-Р» стал удобной платформой для реализации специализированного эксперимента такого рода для изучения тонкой структуры ускорительных процессов.

Комплекс научной аппаратуры «Плазма-Ф» включает в себя монитор энергичных частиц МЭП, энергоспектрометр плазмы БМСВ, магнитометр ММФФ, систему сбора научной информации ССНИ-2. Приборы были включены после 05.08.2011 г. и с тех пор (за исключением прибора ММФФ) непрерывно работают на орбите, выдавая качественно новую научную информацию с рекордно высоким временным разрешением. Прибор БМСВ позволяет определять основные параметры плазмы солнечного ветра и магнитослоя Земли с временным разрешением 1.5-3 с по переносной скорости, ионной температуре и концентрации и разрешением в 0.03 с по величине и направлению вектора потока ионов солнечного ветра. Прибор МЭП осуществляет регистрацию энергетических спектров потоков энергичных ионов (в диапазоне 0.02-1.0 МэВ) и электронов (в диапазоне 20-200 КэВ) с временным разрешением не хуже 1 сек. и с высоким энергетическим разрешением.

Уникальная информация о тонкой структуре солнечного ветра и потоков энергичных частиц продолжает поступать и обрабатываться. В качестве примера на рис.1 и 2 показаны быстрые и большие квазигармонические вариации величины и направления потока ионов на фронте межпланетной ударной волны, измеренные 24 октября 2011 г. с разрешением в 30 мс. Видно, что большой (примерно в 4 раза) скачок плотности потока солнечного ветра происходит за столь малое время, как 0,3 с, а колебания плотности и полярного угла потока имеют период около 0,5 с. Измерения свидетельствуют о возбуждении осцилляторной (слоистой) структуры плазмы, стоячей по отношению к фронту ударной волны, но бегущей от Солнца со скоростью около 500 км/с. Подобные данные о межпланетной плазме до сих пор еще никем не были получены.

Зависимость плотности потока ионов солнечного ветра от времени при пересечении распространяющейся межпланетной ударной волны на интервале в 10 сек. Мировое время UT дано в часах, минутах и секундах. Значение потока ионов выражено в обычных единицах – число частиц на квадратный см за одну секунду, умноженное на 10 в 9-й степени.

Вариации угла отклонения потока солнечного ветра относительно направления Солнце-Земля на межпланетной ударной волне - верхняя линия со шкалой слева в градусах - в сравнении с вариациями величины потока - нижняя линия со шкалой справа в относительных единицах. Время на интервале длительностью в 4 с, частично совпадающем с рис.1, указано в часах, минутах, секундах относительно некоторого условного начала отсчета. Точками на линиях отмечены отдельные измерения, проводившиеся каждые 30 мсек.

По материалам ИКИ РАН и журнала «Российский космос», 2011 г., №10

Прочитано 521 раз

Оставить комментарий

Убедитесь, что вы вводите (*) необходимую информацию, где нужно
HTML-коды запрещены

Рекомендации

"Союз-2" – новая ракета-носитель, которая позволит в будущем
С начала покорения космоса прошло уже 58 лет, и человечество
Ядерный взрыв на мертвой звезде может повлечь за собой
На космодроме Байконур сегодня состоялись памятные мероприятия,
Согласно данным, полученным после анализа марсианского грунта,

Счетчик PR-CY.Rank Яндекс.Метрика

Рейтинг@Mail.ru
Рейтинг@Mail.ru

Top
Разработано с JooMix.