Международная группа учёных, анализируя данные зонда NASA Parker Solar Probe, выявила ранее неизвестную закономерность в поведении космической плазмы. В хаотичном на первый взгляд движении солнечного ветра исследователи обнаружили упорядоченную структуру: на определённом масштабе турбулентные магнитные поля меняют направление своего вращения. Открытие, опубликованное в The Astrophysical Journal Letters, может помочь в прогнозировании космической погоды.
Космическая плазма, состоящая из заряженных частиц, сильно отличается от газов и жидкостей на Земле. Учёные давно пытались понять, как в этой разрежённой среде, где частицы почти не сталкиваются, возникает и развивается турбулентность. Новое исследование показало, что на крупных масштабах магнитные поля в плазме вращаются преимущественно против часовой стрелки, если смотреть со стороны Солнца. Однако на очень малых масштабах их вращение меняется на противоположное – по часовой стрелке.
Эта смена направления происходит на границе, где плазма перестаёт вести себя как единая жидкость и её динамику начинают определять отдельные частицы. Таким образом, открытие впервые напрямую связывает поведение плазмы на макро- и микроуровнях. По мере удаления солнечного ветра от Солнца эффект смены вращения становится более отчётливым и проявляется на всё более крупных масштабах.
В работе участвовали физики из десяти стран, в том числе из Брауншвейгского технического университета (Германия) и Токийского университета (Япония). Они использовали высокоточные измерения магнитных полей, которые аппарат Parker Solar Probe проводит в непосредственной близости от Солнца. По словам исследователей, обнаруженная структура вносит порядок в систему, которая до сих пор считалась полностью хаотичной.
Понимание турбулентности плазмы имеет большое значение для астрофизики. Этот процесс определяет условия в магнитосфере Земли, межпланетном пространстве и аккреционных дисках вокруг звёзд и чёрных дыр. Кроме того, турбулентность влияет на распространение корональных выбросов массы – облаков плазмы и магнитных полей, которые вызывают геомагнитные бури. Новые данные помогут уточнить физические модели, которые используют для прогнозирования таких явлений.
