Явление космической погоды впервые наблюдалось в лаборатории

Впервые в лаборатории наблюдались явления космической погоды, известные как хоровые излучения в режиме свиста. Эти выбросы происходят естественным образом в регионах космоса, где доминируют планетарные магнитные поля – магнитосферы – и они связаны с полярными сияниями, которые каждую зиму освещают наше северное и южное небо. Однако их точное происхождение плохо изучено, и до сих пор их изучение включало либо наблюдения с космических аппаратов, либо численное моделирование. Воссоздавая условия, вызывающие эти выбросы, исследователи из Японского национального института термоядерной науки и Токийского университета надеются лучше понять их и то, как они влияют на орбитальные спутники, а также наземные энергетические и коммуникационные сети.

Хоровое излучение свистовой моды представляет собой интенсивные когерентные волны, которые производят и транспортируют высокоэнергетические электроны через планетарные магнитосферы. Свое название они получили потому, что их частоты неоднократно меняются, что напомнило ранним исследователям «рассветный хор» пения птиц. Эти плазменные волны наблюдались в магнитосфере Юпитера и в области, на которую влияет магнитное поле Земли, но никогда раньше в контролируемых условиях в лаборатории.

Воссоздание плазмы типа магнитосферы

Первое задание для руководителей команд Харухико Сайто и Зеншо Ёсида Целью проекта было создание магнитного поля, имитирующего магнитосферу. Наиболее фундаментальным типом магнитного поля, которое формируется в планетарных магнитосферах, является дипольное поле, и на установке «Кольцевая ловушка 1» (RT-1) Токийского университета этот тип поля обычно используется для стабильного удержания плазмы в продвинутых экспериментах по термоядерному синтезу.

В своей работе, которую они описывают в Природа связиСайто и его коллеги создали это поле с помощью 110-килограммовой сверхпроводящей катушки, левитирующей на магните, расположенной внутри вакуумного сосуда RT-1. Заполнив вакуумный сосуд газообразным водородом и возбуждая газ микроволнами, они создали высококачественную водородную плазму, содержащую электроны, нагретые до высоких температур. «Создать в лаборатории среду, подобную магнитосфере, было непросто», — рассказывает Сайто. Мир физики, «но РТ-1 способен добиться этого благодаря левитирующей сверхпроводящей катушке в вакуумной камере».

Хоровые выбросы могут стать универсальным явлением

Исследователи использовали магнитные зонды, чтобы изучить, как колеблется плазма, включая компонент горячих электронов. Они обнаружили, что плазма самопроизвольно производит хоровое излучение свистовых волн всякий раз, когда она содержит значительную долю высокотемпературных электронов. Эти электроны ответственны за давление плазмы, и команда заметила, что увеличение их количества приводит к генерации хорового излучения.

По мнению исследователей, этот результат предполагает, что хоровое излучение является универсальным явлением в плазме, содержащей высокотемпературные электроны внутри простого дипольного магнитного поля. Плазма этого типа распространена в геопространстве, которое команда определяет как «пространство вокруг Земли, которое особенно тесно связано с деятельностью человека». Они отмечают, что по мере активизации такой деятельности изучение магнитосферных возмущений, способных вызвать полярные сияния, а также сбои в электроснабжении и связи, становится все более важным. «Хоровые выбросы важны для понимания и потенциального смягчения этих эффектов», — говорят они.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
• ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
• ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/space-weather-phenomenon-observed-in-the-lab-for-the-first-time/