У сонячному вітрі присутні відносно невеликі за діаметром джгути плазми, які мають значно менший діаметр, ніж звичайні викиди корональної маси. Попри це, вони можуть викликати своєрідне «космічне торнадо». Проте виявити його заздалегідь зможуть лише апарати із сонячними вітрилами.
Небезпека потоків-струн плазми
Спіралі сонячного вітру можуть спричиняти більші сонячні викиди та порушувати магнітне поле Землі, проте їх надто важко виявити за допомогою нашої поточної системи попередження з одним місцем спостереження, згідно з новим дослідженням Мічиганського університету.
Але сузір’я космічних апаратів, включаючи той, що рухається на сонячному світлі, може допомогти своєчасно виявити торнадоподібні явища, щоб захистити обладнання на Землі та на орбіті. Результати дослідження отримані за допомогою комп’ютерних симуляцій масивної плазмової хмари, що виривається із Сонця і рухається Сонячною системою.
Оскільки симуляція охоплює явища, що простягаються на відстані від трьох діаметрів Землі до кількох тисяч миль, дослідники змогли з’ясувати, як менші торнадоподібні спіралі плазми та магнітного поля — так звані потоки-струни — можуть самостійно перетворюватися на потенційно небезпечні явища.
Науковці стверджують, що магнітні поля у цих вихорах можуть бути достатньо сильними, щоб спричинити геомагнітну бурю та створити певні реальні проблеми на Землі.
Торнадоподібні вихори
Геомагнітні бурі спричиняються магнітними полями у сонячному вітрі — бульбашці плазми, що рухається від Сонця і охоплює Сонячну систему. Подібно до вітру на Землі, сонячний вітер дме у різних шаблонах, що складають космічну погоду. Вибухи на Сонці створюють найекстремальнішу космічну погоду — щільні, швидко рухомі хмари плазми, що називаються коронарними викидами мас, вони розтягнуті в середньому на 34 млн миль. Але вчені також помітили відносно невеликі магнітні канати у сонячному вітрі, завширшки від 3000 до 6 млн миль. Ці утворення занадто малі для звичайних симуляцій коронарних викидів мас, які могли б відтворювати лише об’єкти, ширші за 7 млн миль, але вони також занадто великі для симуляцій, що часто використовуються для дослідження магнітних полів та частинок плазми у сонячному вітрі. Нова симуляція дозволяє дослідникам бачити ці утворення середнього розміру разом із великими коронарними викидами мас.
Моделювання університету Мічигану показало, що струни магнітного потоку, подібні до торнадо, утворюються з корональних викидів маси, коли вони рухаються через повільніший сонячний вітер, відкидаючи обертові маси плазми, як снігоприбиральник кидає сніг.
Деякі торнадо розсіюються, але більш стійкі вихори можуть утворюватися під час зіткнень із сусідніми потоками швидкого і повільного сонячного вітру. Телескопи, спрямовані на Сонце, шукають викиди, щоб попередити про небажані погодні умови в космосі, але для струменів магнітного потоку, за словами дослідників, цього недостатньо.
Науковці заявляють, що виявлення зміни у струнах магнітних потоків є питанням національної безпеки, оскільки вони можуть якісно змінити космічну погоду, що своєю чергою дуже важливо для планувальників електромереж, диспетчерів авіаліній та фермерів.
Необхідність сузір’я зондів
Сонячний вітер може спричиняти геомагнітні бурі лише тоді, коли його магнітне поле має сильну південну орієнтацію. Космічні апарати, розташовані між Землею та Сонцем, вже допомагають вченим робити попередження про космічну погоду, вимірюючи швидкість сонячного вітру, а також силу та напрямок його магнітного поля. Але сонячний спалах, спрямований в інший бік від Землі або з магнітними полями, які вказують на північ, все одно може кинути вирви з магнітними полями, спрямованими на південь, у бік Землі. Ці «торнадо» залишаться непоміченими, якщо вони пропустять зонди, розташовані в точці L1.
Дослідники сподіваються надати багатозондовий погляд на сонячні торнадо за допомогою групи космічних апаратів під назвою Space Weather Investigation Frontier, або SWIFT, яка була розроблена у межах концептуального дослідження місії NASA під керівництвом одного з авторів дослідження — Ахаван-Тафті.
У нинішній пропозиції чотири зонди розташовуватимуться у формі трикутної піраміди, приблизно за 200 000 миль один від одного. Три ідентичні зонди займатимуть кожен кут основи піраміди, розташованої в площині поблизу L1. Остаточний «головний космічний апарат», розташований за L1, слугуватиме вершиною піраміди, спрямованою до Сонця. Така конфігурація дозволить SWIFT спостерігати, як змінюється сонячний вітер на шляху до Землі, а його головний апарат, розташований ближче до Сонця, зможе робити попередження про космічну погоду на 40 % швидше.
Розташування апексу зазвичай вимагало б нездійсненної кількості палива, щоб протистояти гравітації Сонця, але інженери NASA у межах своєї місії Solar Cruiser розробили алюмінієвий парус, який міг би дозволити зонду розташуватися за L1. Парус покривав би приблизно третину футбольного поля, що дозволяло б уловлювати достатньо фотонів для утримання положення космічного апарата без витрат палива.
За матеріалами phys.org
