НОВОСТИ В УКРАИНЕ
Космический аппарат NASA Juno получил самые детальные на сегодняшний день измерения головной ударной волны Юпитера – обширной границы, где солнечный ветер сталкивается с магнитным окружением планеты.
Наблюдения показывают, что Юпитер справляется с этим высокоэнергетическим взаимодействием совсем не так, как Земля, используя более сложное сочетание плазменных волн и меньших ударных структур для замедления поступающих частиц, пишет SciTechDaily.
Результаты, представленные командой под руководством Университета Айовы, также дают исследователям близкий пример физики ударных волн, который может помочь им изучать гораздо более энергетические среды, включая остатки взорвавшихся звёзд.
Головная ударная волна образуется, когда солнечный ветер – сверхзвуковой поток заряженных частиц, исходящий от Солнца – встречается с магнитосферой планеты. Столкновение заставляет частицы замедляться, нагреваться и менять направление, прежде чем они смогут проникнуть глубже в магнитное окружение планеты.
На Земле этот процесс происходит главным образом на одной крупной головной ударной волне. Эта граница помогает отклонять большую часть солнечного ветра вокруг планеты, а не позволяет ему напрямую взаимодействовать с верхними слоями атмосферы.
Юпитер использует более широкое сочетание плазменных волн
Головная ударная волна Юпитера действует в гораздо более экстремальных условиях. У газового гиганта самая большая планетарная магнитосфера в Солнечной системе, что создаёт значительно бóльшую область, где могут взаимодействовать заряженные частицы, магнитные поля и плазменные волны.
Наблюдения Juno показали, что головная ударная волна Юпитера содержит плазменные волны, распределённые по нескольким частотам, которые исследователи называют «гармониками». Вместо того чтобы полагаться в основном на одну доминирующую частоту, как это происходит на Земле, Юпитер, судя по всему, использует более богатый спектр волн, способный передавать энергию более широкому диапазону поступающих частиц.
Это взаимодействие помогает нагревать и замедлять солнечный ветер, прежде чем он продвинется глубже в магнитное окружение Юпитера.
«Юпитер нашёл свой собственный способ справляться с солнечным ветром – через плазменные волны, которые сильнее и демонстрируют более богатую гармоническую структуру, – заявляет постдокторант кафедры физики и астрономии Университета Айовы и ведущий автор исследования Джаясри Джозеф. – Это важно, потому что при наличии нескольких частот можно нагревать больше частиц в солнечном ветре и замедлять их».
Меньшие ударные всплески замедляют частицы ещё до главной границы
Юпитер также, судя по всему, начинает обрабатывать солнечный ветер ещё до того, как тот достигает основной головной ударной волны планеты. Juno обнаружил серию меньших областей, называемых «шокетами» (shocklets), которые взаимодействуют с поступающими частицами и замедляют их поэтапно.
Земля не демонстрирует такого же уровня сложности. Её главная головная ударная волна выполняет большую часть работы по замедлению и перенаправлению солнечного ветра.
«Земле не нужно предпринимать эти дополнительные шаги для обработки солнечного ветра, потому что удар не такой мощный», – отмечает Билл Курт, научный сотрудник кафедры физики и астрономии Университета Айовы и соавтор исследования, участвующий в миссии Juno с момента её запуска в 2011 году.
Близкий тестовый случай для более экстремальных космических ударных волн
Ударные волны также возникают в гораздо более энергетических астрофизических условиях, включая остатки сверхновых. Эти расширяющиеся структуры образуются после взрыва определённых звёзд и способны ускорять частицы, преобразуя огромные объёмы массового движения в тепло и другие формы энергии.
Юпитер не может воспроизвести все условия вокруг остатка сверхновой, но его головная ударная волна предоставляет гораздо более близкую среду, где исследователи могут напрямую измерять некоторые задействованные плазменные процессы.
«Поскольку ещё более мощные ударные волны возникают вокруг астрофизических объектов, таких как остатки сверхновых, головная ударная волна Юпитера предлагает близкую естественную лабораторию для изучения и понимания того, как природа преобразует огромные объёмы энергии потока в тепло и энергичные частицы», – заявляет Джозеф.
Результаты основаны на данных, собранных Juno в декабре 2024 года. Аппарат вращается вокруг Юпитера с июля 2016 года, неоднократно проходя через области, сформированные огромным магнитным полем планеты.
Физики Университета Айовы спроектировали и построили инструмент Waves аппарата Juno, который измеряет радио- и плазменные волны вокруг Юпитера. Более ранние космические аппараты подтверждали наличие головной ударной волны Юпитера, но именно Juno предоставил измерения, необходимые для расшифровки более сложных волновых структур, возникающих внутри неё.
Ранее УНИАН сообщал, что ученые «раскопали» прошлое Марса.
