Август 2019
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
29 30 31 1 2 3 4
5 6 7 8 9 10 11
12 13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23 24 25
26 27 28 29 30 31 1

Наука

НАЙДЕНО ОБЪЯСНЕНИЕ ТАИНСТВЕННОМУ УСКОРЕНИЮ ЭЛЕКТРОНОВ

НАЙДЕНО ОБЪЯСНЕНИЕ ТАИНСТВЕННОМУ УСКОРЕНИЮ ЭЛЕКТРОНОВ



Загадочное явление, обнаруженное космическими зондами, наконец объяснено благодаря крупномасштабному компьютерному моделированию, результаты которого неплохо коррелируют с наблюдениями. Это открытие не только решает задачу, над которой бились астрофизики, но и позволит более точно предсказывать появление высокоэнергетических потоков электронов, которые могут нанести вред оборудованию, установленному на искусственных спутниках Земли.

Физик Ян Эгедал (Jan Egedal) из Массачусетского технологического института в соавторстве с аспирантом Ари Ле (Ari Le) и Уильямом Дотоном (William Daughton) из Лос-Аламосской национальной лаборатории (LANL), опубликовали результаты своей работы 26 февраля в журнале Nature.

Когда Эгедал впервые выдвинул свою теорию, объясняющую значительное ускорения электронов в хвосте магнитосферы Земли (сильном магнитном поле, "отбрасываемом" от Земли солнечным ветром), многие говорили, что это сумасшедшая идея. Однако после получения данных моделирования скептицизм поутих.

Моделирование показывает, что активная область в хвосте магнитосферы Земли, происходит пересоединение магнитных линий, примерно в 1000 раз больше, чем считалось ранее. Это означает, что объем пространства, "пронизанного" этими магнитными линиями, вполне достаточен для возникновения большого числа высокоскоростных электронов, которые были обнаружены рядом космических аппаратов, включая Cluster.

Для решения этой астрофизической задачи потребовалась мощность одного из самых передовых в мире суперкомпьютеров, работающего в Национальном институте вычислительных наук США. Компьютер, носящий имя Кракен, имеет 112 000 параллельно работающих процессоров и потребляет столько же электроэнергии, как маленький город. В исследовании были использованы 25 000 из этих процессоров, которые работали в течение 11 дней, чтобы следить за перемещением 180 миллиардов модельных частиц, в пространстве, где происходит пересоединение магнитных линий. Эгедал рассказывает, что работать приходилось урывками, выбирая время, не занятое другими вычислениями. Моделирование проводилось с использованием алгоритма, строго описывающего процессы магнитного пересоединения, разработанного в LANL.

Эгедал объясняет, что солнечный ветер "растягивает" линии магнитного поля Земли, и поле при этом запасает энергию, как резинка при натяжении. Когда параллельные линии поля внезапно пересрединяются, энергия сразу же высвобождается, как будто отпустили резинку. Электроны, "подстегнутые" этим выбросом, приобретают большую энергию (десятки тысяч вольт) и устремляются обратно к Земле, где входят в верхние слои атмосферы. Прямо или косвенно они влияют на возникновение свечения в верхник слоях атмосферы - полярного сияния, мерцающего на фоне ночного неба.

Физиков смущало число высокоэнергетических электронов, генерируемых при таких событиях. Согласно теории, невозможно поддерживать электрическое поле в направлении силовых линий магнитного поля, так как плазма в хвосте магнитосферы Земли должна быть почти идеальным проводником. Но такие поля как раз необходимы для ускорения электронов. В соответствии с данными нового моделирования, объем пространства, где такие поля могут формироваться, по крайней мере в 1000 раз больше, чем ранее считалось возможным, - и, следовательно, достаточно велик, чтобы объяснить наблюдаемое количество электронов.

Хотя этот анализ был выполнен для явлений, происходящих в хвосте магнитосферы Земли, Эгедал говорит, что нечто подобное может происходить в разнообразных областях космического пространства, где есть намагниченная плазма - например, при выбросах из солнечной короны, или в области вокруг пульсаров или других астрономических объектов, обладающих высокой энергией. В будущем он надеется провести аналогичное моделирование для солнечных корональных выбросов.



Источник - MIT News
Источник
© 2012 FUN-SPACE.ru. Все права защищены.
Создание сайтов Санкт-Петербург Яндекс.Метрика