Эксперимент плазма-ф

      Комментарии к записи Эксперимент плазма-ф отключены

Эксперимент плазма-ф

Не смотря на то, что еще первобытные люди осознавали, что Солнце — источник всего сущего на Земле, но и до сих пор многие невидимые нити, каковые связывают Землю и нашу звезду, не только до конца не осознаны, но кроме того и не изучены всецело. Исходя из этого изучение разнообразия солнечно-земных связей имеет громадное практическое и научное значение. Прагматический интерес вызывает, в первую очередь, та сторона их сотрудничества, которая объединяется неспециализированным заглавием космическая погода.
Она содержится в постоянном влиянии приходящих от Солнца возмущений на околоземное пространство: генерацию магнитных и ионосферных бурь, со своей стороны, вызывающих сбои в современных технических совокупностях, нарушения связи (особенно в полярных районах), повреждения трубопроводов линий и автоматики электропередачи а также здоровье человека.
Научный же интерес связан с возможностью изучения в космосе бесстолкновительной тёплой плазмы, которую весьма сложно воссоздать в лабораторных условиях, например, дабы оценить особенности распространения в ней радиоволн, развитие разнообразных плазменных неустойчивостей и т.п.
Для развития и продолжения этих изучений на запущенном 18 июля 2011 года русском астрофизическом спутнике Спектр-Р был поставлен опыт Плазма-Ф.
Главная цель спутника Спектр-Р — детальное изучение радиоизлучения дальних космических объектов — черных дыр, сверхгалактик, туч чёрной материи и т.д. — посредством интерферометра с большой базой. Но параллельно с главным опытом, на этом КА нашлось место и для приборного комплекса Плазма-Ф, в задачу которого входят яркие измерения в космосе двух ответственных компонент солнечного излучения — потоков плазмы солнечного ветра и потоков энергичных частиц от Солнца.

Орбита высокоапогейного спутника Спектр-Р предоставляет красивые возможности для этого опыта. Как мы знаем, межпланетная среда, взаимодействуя с магнитным полем Почвы, формирует огромную полость — магнитосферу Почвы, ограниченную в направлении к Почва магнитопаузой (расстояние до нее в подсолнечном секторе образовывает около 60 тыс. км), в направлении к Солнцу — околоземной ударной волной (расстояние до которой от Почвы образовывает около 100 тыс. км). Вовнутрь магнитосферы межпланетная среда практически не попадает, исходя из этого для ее изучения нужно выйти за околоземную ударную волну.
Благодаря собственному высокому апогею (360 тыс. км), продолжительному периоду обращения (8,5 дней) и относительно низкому перигею (5-10 тыс. км) спутник Спектр-Р около 6-8 дней пребывает в невозмущенной межпланетной среде, а после этого скоро проходит через практически все области магнитосферы, регистрируя их состояние.
Одной из серьёзных составляющих космической межпланетной и магнитосферной плазмы есть так называемая энергичная компонента — ионы (по большей части протоны) и электроны с энергиями значительно выше средней (тепловой) энергии главной массы плазмы. К числу таких частиц относятся, к примеру, солнечные космические лучи либо частицы радиационных поясов Почвы.

Не считая фактически изучения особенностей околоземного пространства, образования процессов и исследования ускорения энергичной плазмы только ответственны для астрофизики. Схожие процессы (лишь с более высокими энергиями) важны за ускорение плазмы в астрофизических объектах, о особенностях которых мы можем делать выводы лишь по особенностям достигающего Почвы вторичного излучения.
В советских и российских космических проектах накоплен обширный опыт аналогичных наблюдений. Спутник Спектр-Р стал эргономичной платформой для реализации специального опыта для того чтобы рода для изучения узкой структуры ускорительных процессов.
Комплекс научной аппаратуры Плазма-Ф включает в себя монитор энергичных частиц МЭП, энергоспектрометр плазмы БМСВ, магнитометр ММФФ, совокупность сбора научной информации ССНИ-2. Устройства были включены по окончании 05.08.2011 г. и с того времени (за исключением прибора ММФФ) непрерывно трудятся на орбите, выдавая как следует новую научную данные с рекордно высоким временным разрешением.

Прибор БМСВ разрешает определять главные параметры плазмы магнитослоя Земли и солнечного ветра с временным разрешением 1.5-3 с по переносной скорости, ионной концентрации и температуре и разрешением в 0.03 с по направлению и величине вектора потока ионов солнечного ветра. Прибор МЭП осуществляет регистрацию энергетических спектров потоков энергичных ионов (в диапазоне 0.02-1.0 МэВ) и электронов (в диапазоне 20-200 КэВ) с временным разрешением не хуже 1 сек. и с высоким энергетическим разрешением.
Неповторимая информация о узкой структуре солнечного ветра и потоков энергичных частиц поступает и обрабатываться. Как пример на рис.1 и 2 продемонстрированы стремительные и громадные направления потока и квазигармонические вариации величины ионов на фронте межпланетной ударной волны, измеренные 24 октября 2011 г. с разрешением в 30 мс.

Видно, что большой (приблизительно в 4 раза) скачок плотности потока солнечного ветра происходит за столь малое время, как 0,3 с, а полярного угла и колебания плотности потока имеют период около 0,5 с. Измерения говорят о возбуждении осцилляторной (слоистой) структуры плазмы, стоячей по отношению к фронту ударной волны, но бегущей от Солнца со скоростью около 500 км/с. Подобные информацию о межпланетной плазме до сих пор еще никем не были взяты.

Рис.1. Зависимость плотности потока ионов солнечного ветра от времени при пересечении распространяющейся межпланетной ударной волны на промежутке в 10 сек. Мировое время UT дано в часах, секундах и минутах.

Значение потока ионов выражено в простых единицах — число частиц на квадратный см за одну секунду, умноженное на 10 в 9-й степени.

Рис.2. Вариации угла отклонения потока солнечного ветра относительно направления Солнце-Почва на межпланетной ударной волне — верхняя линия со шкалой слева в градусах — в сравнении с вариациями величины потока — нижняя линия со шкалой справа в относительных единицах. Время на промежутке длительностью в 4 с, частично совпадающем с рис.1, указано в часах, минутах, секундах довольно некоего условного начала отсчета.

Точками на линиях отмечены отдельные измерения, проводившиеся каждые 30 мсек.

Орбита спутника Спектр-Р в августе 2011 г.

На рисунке представлен пример обычных результатов регистрации посредством прибора МЭП радиационной обстановки около спутника Спектр-Р при пересечении границ магнитосферы Почвы — околоземной ударной магнитопаузы и волны. На этих границах два раза на каждом витке орбиты спутника имеют место очень интенсивные вариации потоков электронов (в диапазоне 30-400 кэВ) — панель А, и ионов (в диапазоне 30-700) — панель Б.

На рисунке представлен пример результатов регистрации достаточно сильного межпланетного возмущения от солнечной вспышки 22.10.2011 г. — потока ионов солнечного ветра согласно данным прибора БМСВ и потока энергичных электронов (50- 300 кэВ) согласно данным прибора МЭП. Видно, что главное возмущение потока ионов, имеющее очень резкие фронты, приходит к спутнику 25.10.2011, а поток энергичных электронов начинает собственный возрастание за двое дней до возмущения плазмы. Наряду с этим поток энергичных частиц, по большей части, изменяется достаточно медлено, но возрастает более чем на порядок если сравнивать с фоном, в то время как поток ионов возрастает лишь вдвое.

На панели А приведен пример для того чтобы мониторинга — запись трансформаций плотности солнечного ветра (красная линия) на протяжении достаточно редкого события — большого возрастания плотности 14 августа 2011 г. На той же панели продемонстрированы синей линией значения того же параметра согласно данным американского КА WIND. Видно, что соответствие данных двух КА весьма хорошее.
Достигнутое в приборе БМСВ рекордное временное разрешение параметров плазмы (0.03 с) разрешает замечать ранее недоступные явления. На панели Б продемонстрирован (см. точки и красные линии) пример весьма стремительных вариации плотности солнечного ветра в событии 25.10.2011, имеющих характерные времена трансформации в субсекундном диапазоне, что принципиально важно для понимания природы динамики и солнечного ветра его сотрудничества с магнитосферой Почвы.

На данной же панели приведены (светло синий линия) результаты одновременных измерений с разрешением 3 с на американском КА WIND — самые стремительные из данных, имеющихся кроме отечественных. Видно, что эти измерения, в 100 раз более медленные, чем отечественные, не дают настоящих сведений об изменчивости параметров плазмы.

Высокие временное и энергетическое разрешения прибора БМСВ разрешили распознать стремительные вариации относительного содержания ионов гелия (альфа- частиц) в солнечном ветре, что принципиально важно для понимания процессов в солнечной короне, являющейся источником возмущений приходящих от Солнца к Почва.
Из энерго-спектрограммы солнечного ветра (Рис. А) видно, что прибор разрешает надежно и четко отделить ионы гелия (светло синий-голубая полоса) от протонов (красно-желто-зеленая полоса). Полученный временной движение содержания гелия (см.

Рис. Б) говорит о том, что в отличие от общепринятой точки зрения это содержание может испытывать стремительные и громадные вариации в секундном диапазоне (к примеру, спад с 6% до 4% всего за 3 с), что говорит о мелкомасштабной сильной неоднородной слоистости солнечной короны.

Эти прибора БМСВ с высоким временным разрешением разрешают выстроить частотный спектр вариаций потока ионов солнечного ветра в широком диапазоне частот 4*10-2-15 Гц (см.панель А). Это позволяет в первый раз взять экспериментальное подтверждение по параметрам плазмы догадки о мультимасштабном струйном характере течения солнечного ветра. Как видно из рисунка, мы замечаем одновременное существование в солнечном ветре как больших струй с частотой вариаций 0.1-1 Гц, так и более небольших струек с частотой в пределах 1-15 Гц.

Такая струйность отражает, разумеется, сложный мультифрактальный темперамент источников солнечного ветра в короне Солнца, рассмотренный теоретически и продемонстрированный на схеме панели Б.
Учитывая очень хороший "стаж работы" устройств БМСВ и МЭП в опыте Плазма-Ф на КА Спектр-Р (с апогеем 360 тыс.км) представляется целесообразным установить подобный же опыт на КА Спектр-РГ, направляемом в заднюю точку либрации L2 (на расстояние около1.5 млн. км), с тем, чтобы получить возможность:
а) осуществлять контроль состояние среды в окрестности этого КА; б) изучить методом прямых измерений динамику энергичных частиц и плазмы межпланетной среды на масштабах около 2-х млн. км; в) изучить возмущения и движения дальнего хвоста магнитосферы Почвы, каковые, кроме другого, смогут сказываться и на процессах в околоземном космическом пространстве.
Источник: sdelanounas.ru.

Источник: Око Планеты

Сенсационное Открытие! Опыты с Плазмой в Космосе!


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: