Главная Новости Новая теория объясняет тайну быстрого магнитного пересоединения

Новая теория объясняет тайну быстрого магнитного пересоединения

Когда линии магнитного поля противоположных направлений сливаются, они провоцируют взрывы, которые высвободить огромное количество энергии, пишет Альтернативная наука.

К примеру, на Солнце таким образом возникают солнечные вспышки и выбросы корональной массы - гигантские всплески энергии, которые могут достичь Земли в течение одного дня.

Хотя общая механика магнитного пересоединения известна, исследователи уже более полувека пытаются объяснить точную физику быстрого высвобождения энергии.

Новое исследование Дартмута, опубликованное в журнале Communications Physics, представляет собой первое теоретическое описание того, как "эффект Холла" определяет эффективность магнитного пересоединения.

"Скорость, с которой происходит пересоединение линий магнитного поля, имеет огромное значение для процессов в космосе, которые могут повлиять на Землю", - говорит Йи-Хсин Лю, доцент кафедры физики и астрономии в Дартмуте.
"После десятилетий усилий у нас теперь есть полная теория для решения этой давней проблемы".

Магнитное пересоединение существует во всей природе в плазме - четвертом состоянии материи, которое заполняет большую часть видимой Вселенной.

Пересоединение происходит, когда линии магнитного поля противоположных направлений притягиваются друг к другу, расходятся, вновь соединяются, а затем резко расходятся.

В случае магнитного пересоединения разрыв магнитных линий выталкивает намагниченную плазму с высокой скоростью. Энергия создается и перемещается в плазму за счет силы натяжения, подобной той, которая выталкивает камушек из рогатки.

Дартмутское исследование сосредоточено на проблеме скорости пересоединения, ключевом компоненте магнитного пересоединения.

Вспышки на Солнце - это всегда выбросы колоссальной энергии

Теоретическое исследование Дартмута показывает, что эффект Холла подавляет преобразование энергии магнитного поля в частицы плазмы. Это ограничивает величину давления в месте их слияния, заставляя линии магнитного поля изгибаться и сжиматься, что приводит к открытой геометрии оттока, необходимой для ускорения процесса пересоединения.

"Эта теория решает важную загадку, почему и как эффект Холла делает процесс пересоединения таким быстрым", - говорит Лю, который является заместителем руководителя группы теории и моделирования в рамках Многомасштабной магнитосферной миссии НАСА (MMS).

Новая теория способствует техническому переосміслению солнечных вспышек и корональных выбросов массы, которые вызывают космическую погоду и электрические возмущения на Земле.

Помимо использования скорости пересоединения для оценки временных масштабов солнечных вспышек, она также может быть использована для определения интенсивности геомагнитных суббурь и взаимодействия между солнечным ветром и магнитосферой Земли.

Новое исследование также помогает в изучении пересоединения в магнитоуправляемых термоядерных устройствах и астрофизической плазме вблизи нейтронных звезд и черных дыр.

Несмотря на отсутствие прикладного применения, некоторые исследователи рассматривают возможность использования магнитного пересоединения в движителях космических кораблей.