Русский
English
Français
Deutsch
Español
Italiano
Português
日本語
한국어
Влазиатор представляет: решения центральной загадки космической физики
Автор: Хельсинкский университет, 22 августа 2023 г.
Плазменные извержения в околоземном космическом пространстве. Модель Влазиатора Хельсинкского университета продемонстрировала, что как магнитное пересоединение, так и кинетическая нестабильность ответственны за извержения плазмы в околоземном пространстве, что дает жизненно важную информацию для космических исследований и технологий. 1 кредит
Vlasiator, a supercomputer model for simulating near-Earth space, has revealed that plasmaPlasma is one of the four fundamental states of matter, along with solid, liquid, and gas. It is an ionized gas consisting of positive ions and free electrons. It was first described by chemist Irving Langmuir in the 1920s." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> На плазменные извержения в околоземном пространстве влияют как магнитное пересоединение, так и кинетические неустойчивости. Хотя теории уже давно обсуждают причину, 6D-моделирование Влазиатора продемонстрировало, что обе теории сосуществуют и функционируют одновременно. Это понимание имеет решающее значение для проектирования космических кораблей, дальнейших исследований и улучшения прогнозов космической погоды.
Как формируются плазменные извержения в околоземном космическом пространстве? Власиатор, модель, разработанная в Хельсинкском университете для моделирования околоземного космического пространства, продемонстрировала, что две центральные теории возникновения извержений одновременно справедливы: извержения объясняются как магнитным пересоединением, так и кинетическими нестабильностями.
Плазмоиды, или быстрые плазменные извержения, происходят на ночной стороне магнитосферы. Плазмоиды также связаны с внезапным усилением полярного сияния. Используя модель Влазиатора, исследовательская группа по космической физике Хельсинкского университета исследует и моделирует эти трудно прогнозируемые извержения в околоземном космосе.
«Явления, связанные с плазмоидами, вызывают наиболее интенсивные, но наименее предсказуемые магнитные возмущения, которые могут вызывать, например, нарушения в электрических сетях», — говорит профессор вычислительной космической физики Минна Палмрот из Хельсинкского университета.
«Эти извержения происходят ежедневно, разного размера, в «хвосте» магнитосферы».
Палмрот, который недавно был награжден медалью Коперника, также является директором Центра передового опыта в исследованиях устойчивого космоса и главным исследователем моделирования Влазиатора.
«Цепь событий, приводящая к образованию плазмоидов, является одним из самых давних нерешенных вопросов в космической физике: решения для нее искали с 1960-х годов», — говорит Палмрот.
Для объяснения хода событий были предложены две конкурирующие точки зрения, первая из которых утверждает, что магнитное пересоединение разделяет часть магнитосферы на плазмоид. Согласно другому объяснению, кинетические нестабильности разрушают токовый слой (широкое и тонкое распределение электрического тока), поддерживающий хвост, что в конечном итоге приводит к выбросу плазмоида. Споры о первичности этих двух явлений ведутся уже десятилетия.
«Теперь оказывается, что причинно-следственные связи на самом деле более сложны, чем предполагалось ранее», — говорит Палмрот.
Моделирование «Влазиатора», требующее вычислительной мощности суперкомпьютера, впервые смоделировало околоземное пространство в шести измерениях и в масштабе, соответствующем размеру магнитосферы. 6D-моделирование успешно описало физические явления, лежащие в основе обеих парадигм.
«Это была сложная техническая задача, которую никто другой не смог смоделировать», — говорит Палмрот. За этим достижением стоит более 10 лет разработки программного обеспечения. Следовательно, исследование смогло продемонстрировать, что функционирование магнитосферного хвоста объясняют как магнитное пересоединение, так и кинетическая нестабильность. Явления, связанные с этими, казалось бы, противоречивыми теориями, на самом деле имеют место оба, причем одновременно.
Это открытие помогает понять, как могут возникать плазменные извержения. Это помогает проектировать космические корабли и оборудование, наблюдать за этими событиями для дальнейших исследований и улучшать предсказуемость космической погоды за счет улучшения понимания околоземного космического пространства.
The findings were recently published in the distinguished journal, Nature Geoscience<span class="st"> Nature Geoscience is a monthly peer-reviewed scientific journal published by the Nature Publishing Group that covers all aspects of the Earth sciences, including theoretical research, modeling, and fieldwork. Other related work is also published in fields that include atmospheric sciences, geology, geophysics, climatology, oceanography, paleontology, and space science. </span><span class="st">It was established in January 2008.</span>" data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"Nature Geoscience./p>