В новой работе анализируются результаты первых наблюдений in situ феномена магнитного пересоединения. Это исследование показывает, что магнитное пересоединение определяется физикой электронов – что дает возможность глубже проникнуть в природу этого фундаментального процесса.

Когда в пространстве встречаются линии двух противоположно направленных магнитных полей, происходит их пересоединение, отражающее изменение топологии при формировании результирующего магнитного поля. В результате такого пересоединения высвобождается энергия, заключенная в «разрывающихся» линиях магнитного поля.

Солнце ежесекундно выбрасывает в космос мощные потоки заряженных частиц, и единственным «щитом» Земли, укрывающим её от этого так называемого «солнечного ветра», является магнитосфера нашей планеты, магнитные линии которой отклоняют потоки частиц солнечного ветра к полюсам земного шара. Так как потоки солнечного ветра представляют собой, по сути, движущиеся заряды, вокруг них формируется магнитное поле, линии которого взаимодействуют с линиями магнитного поля Земли, в том числе и по механизму пересоединения.

Миссия НАСА Magnetospheric Multiscale mission (MMS) состоит из четырех одинаковых спутников, движущихся в космическом пространстве в пирамидальном построении, что позволяет им получать трехмерные изображения наблюдаемых космических явлений. 16 окября 2015 г. аппараты миссии прошли через зону магнитного пересоединения линий магнитных полей Земли и Солнца и получили при помощи 25 датчиков, размещенных на каждом спутнике, большое количество ценной информации о параметрах этого процесса.

В новом исследовании астрономы во главе с Джимом Берчем из Юго-Западного исследовательского института, США, проанализировав результаты наблюдений, проведенных при помощи миссии MMS, получили важные сведения о процессе перезамыкания магнитных линий. Выяснилось, что в ходе этого процесса электроны проникали вглубь магнитосферы нашей планеты, замедлялись в ней, а затем возвращались обратно, двигаясь по серповидной траектории, что близко соответствует картине движения этих частиц вдоль линий результирующего поля в случае его формирования в соответствии с серповидной моделью, схематически изображенной на рисунке. Таким образом, исследователи смогли установить, что процесс пересоединения линий магнитных полей базируется на электронах, движущихся по серповидным траекториям и формирующим электрические поля, которые, в свою очередь, порождают стремительные превращения магнитной энергии, заключенной в исходных взаимодействующих магнитных полях.

Исследование опубликовано в журнале Science.