|
Необычные плазменные волны над полюсом Юпитера
|
|
|
|
Недавние наблюдения мощного магнитного поля Юпитера с помощью космического аппарата НАСА "Юнона" выявили никогда ранее не описываемое разнообразие плазменных волн, которые, похоже, противоречат нашим современным представлениям о магнитосферах планет.
|
|
|
|
Новая статья, опубликованная в журнале Physical Review Letters, дает убедительное объяснение этим интригующим явлениям и предполагает, что они образуют один класс плазменных волн и трансформируются в совершенно другую разновидность.
|
|
|
|
Как и их аналоги в океанской воде, плазменные волны представляют собой рябь или колебания, распространяющиеся по "морю" заряженных частиц в магнитосфере планеты.
|
|
|
|
Традиционно они делятся на две категории: быстрые высокочастотные колебания отрицательно заряженных электронов, которые известны как волны Ленгмюра; и более низкие и медленные колебания относительно тяжелых ионов (атомов, лишенных одного или нескольких электронов), известные как волны Альфвена.
|
|
|
|
Электроны, которые создают высокочастотные ленгмюровские волны, колеблются параллельно силовым линиям магнитного поля Юпитера. Это планетарное магнитосферное приближение звуковых волн, исходящих от колеблющейся гитарной струны.
|
|
|
|
|
|
|
Ионы, однако, ведут себя совершенно по-другому. Положительно заряженные ионы не являются частью свободно плавающего моря электрически заряженной плазмы, а остаются связанными с мощными силовыми линиями магнитного поля Юпитера, вращаясь вокруг них с фиксированной скоростью, известной как их гирочастота. Эта скорость устанавливает верхний предел частоты альфвеновских волн.
|
|
|
|
Результаты, полученные с помощью Juno, по-видимому, стирают грань между этими двумя явлениями. Данные показывают, что в высоких северных широтах Юпитера, где магнитное поле Юпитера всего в 40 раз слабее Земного, плазменные частоты были намного ниже ионной гирочастоты, что противоположно тому, что обычно наблюдается.
|
|
|
|
Чтобы пролить свет на эти аномальные показания, группа исследователей под руководством Роберта Лайсака из Университета Миннесоты выявила потенциальный механизм, посредством которого большое количество волн Альфвена может переходить в волны Ленгмюра.
|
|
|
|
Изучая данные, полученные с "Юноны" по мере того, как ее убывающая орбита приближала ее к северным широтам Юпитера (и ее окончательного погружения в плотные слои атмосферы планеты), исследователи сравнили взаимосвязи между частотой плазменных волн и волновым числом. Чем дальше на север продвигался космический аппарат, тем ниже становилась плотность магнитосферы, которую он измерял, что также соответствовало более низкой концентрации электронов.
|
|
|
|
Лысак и его команда предполагают, что в этих крайне необычных магнитосферных условиях вблизи северного полюса Юпитера существует потенциальный путь для преобразования большого количества альфвеновских волн в ленгмюровские.
|
|
|
|
Они предполагают, что эта метаморфоза могла быть вызвана другим необычным явлением, ранее наблюдавшимся "Юноной" в 2016 году: мощными направленными вверх пучками электронов с энергией, приближающейся к 100 тысячам электрон-вольт.
|
|
|
|
Исследователи отмечают, что их результаты "...указывают на существование нового типа плазменных волн, возникающих в необычных условиях высокой напряженности магнитного поля и низкой плотности плазмы на высоких широтах и малых высотах в магнитосфере Юпитера".
|
|
|
|
Источник
|
