МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ | Энциклопедия Кругосвет

Содержание статьи

• Происхождение магнитного поля.
• Составляющие геомагнитного поля.
• Структура магнитного поля земной атмосферы.
• Солнечный ветер.
• Магнитная буря.
• Геомагнитные вариации.
• Радиационные пояса и космические лучи.

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ. Большинство планет Солнечной системы в той или иной степени обладают магнитными полями. По убыванию дипольного магнитного момента на первом месте Юпитер и Сатурн, а за ними следуют Земля, Меркурий и Марс, причем по отношению к магнитному моменту Земли значение их моментов составляет 20 000, 500, 1, 3/5000 3/10000. Дипольный магнитный момент Земли на 1970 составлял 7,98·10²⁵ Гс/см³ (или 8,3·10²² А.м²), уменьшаясь за десятилетие на 0,04·10²⁵ Гс/см³. Средняя напряженность поля на поверхности составляет около 0,5 Э (5·10^–5 Тл). По форме основное магнитное поле Земли до расстояний менее трех радиусов близко к полю эквивалентного магнитного диполя. Его центр смещен относительно центра Земли в направлении на 18° с.ш. и 147,8° в. д. Ось этого диполя наклонена к оси вращения Земли на 11,5°. На такой же угол геомагнитные полюса отстоят от соответствующих географических полюсов. При этом южный геомагнитный полюс находится в северном полушарии. В настоящее время он расположен недалеко от северного географического полюса Земли в Северной Гренландии. Его координаты j = 78,6 + 0,04° Т с.ш., l = 70,1 + 0,07° T з.д., где Т – число десятилетий от 1970. У северного магнитного полюса j = 75° ю.ш., l = 120,4° в.д. (в Антарктиде). Реальные магнитные силовые линии магнитного поля Земли в среднем близки к силовым линиям этого диполя, отличаясь от них местными нерегулярностями, связанными с наличием намагниченных пород в коре. В результате вековых вариаций геомагнитный полюс прецессирует относительно географического полюса с периодом около 1200 лет. На больших расстояниях магнитное поле Земли несимметрично. Под действием исходящего от Солнца потока плазмы (солнечного ветра) магнитное поле Земли искажается и приобретает «шлейф» в направлении от Солнца, который простирается на сотни тысяч километров, выходя за орбиту Луны.

Специальный раздел геофизики, изучающий происхождение и природу магнитного поля Земли называется геомагнетизмом. Геомагнетизм рассматривает проблемы возникновения и эволюции основной, постоянной составляющей геомагнитного поля, природа переменной составляющей (примерно 1% от основного поля), а так же структура магнитосферы – самых верхних намагниченных плазменных слоев земной атмосферы, взаимодействующих с солнечным ветром и защищающих Землю от космического проникающего излучения. Важной задачей является изучение закономерностей вариаций геомагнитного поля, поскольку они обусловлены внешними воздействиями, связанными в первую очередь с солнечной активностью.

Происхождение магнитного поля.

Наблюдаемые свойства магнитного поля Земли согласуются с представлением о его возникновении благодаря механизму гидромагнитного динамо. В этом процессе первоначальное магнитное поле усиливается в результате движений (обычно конвективных или турбулентных) электропроводящего вещества в жидком ядре планеты или в плазме звезды. При температуре вещества в несколько тысяч К его проводимость достаточно высока, чтобы конвективные движения, происходящие даже в слабо намагниченной среде, могли возбуждать изменяющиеся электрические токи, способные, в соответствии с законами электромагнитной индукции, создавать новые магнитные поля. Затухание этих полей либо создает тепловую энергию (по закону Джоуля), либо приводит к возникновению новых магнитных полей. В зависимости от характера движений эти поля могут либо ослаблять, либо усиливать исходные поля. Для усиления поля достаточно определенной асимметрии движений. Таким образом, необходимым условием гидромагнитного динамо является само наличие движений в проводящей среде, а достаточным – наличие определенной асимметрии (спиральности) внутренних потоков среды. При выполнении этих условий процесс усиления продолжается до тех пор, пока растущие с увеличением силы токов потери на джоулево тепло не уравновесят приток энергии, поступающей за счет гидродинамических движений.

Динамо-эффект – самовозбуждение и поддержание в стационарном состоянии магнитных полей вследствие движения проводящей жидкости или газовой плазмы. Его механизм подобен генерации электрического тока и магнитного поля в динамо-машине с самовозбуждением. С динамо-эффектом связывают происхождение собственных магнитных полей Солнца Земли и планет, а также их локальные поля, например, поля пятен и активных областей.

Составляющие геомагнитного поля.

Собственное магнитное поле Земли (геомагнитное поле) можно разделить на следующие три основные части.

1. Основное магнитное поле Земли, испытывающее медленные изменения во времени (вековые вариации) с периодами от 10 до 10 000 лет, сосредоточенными в интервалах 10–20, 60–100, 600–1200 и 8000 лет. Последний связан с изменением дипольного магнитного момента в 1,5–2 раза.

2. Мировые аномалии – отклонения от эквивалентного диполя до 20% напряженности отдельных областей с характерными размерами до10 000 км. Эти аномальные поля испытывают вековые вариации, приводящие к изменениям со временем в течение многих лет и столетий. Примеры аномалий: Бразильская, Канадская, Сибирская, Курская. В ходе вековых вариаций мировые аномалии смещаются, распадаются и возникают вновь. На низких широтах имеется западный дрейф по долготе со скоростью 0,2° в год.

3. Магнитные поля локальных областей внешних оболочек с протяженностью от нескольких до сотен км. Они обусловлены намагниченностью горных пород в верхнем слое Земли, слагающих земную кору и расположенных близко к поверхности. Одна из наиболее мощных – Курская магнитная аномалия.

4. Переменное магнитное поле Земли (так же называемое внешним) определяется источниками в виде токовых систем, находящимися за пределами земной поверхности и в ее атмосфере. Основными источниками таких полей и их изменений являются корпускулярные потоки замагниченной плазмы, приходящие от Солнца вместе с солнечным ветром, и формирующие структуру и форму земной магнитосферы.

Структура магнитного поля земной атмосферы.

Земное магнитное поле находится под воздействием потока намагниченной солнечной плазмы. В результате взаимодействия с полем Земли образуется внешняя граница околоземного магнитного поля, называемая магнитопаузой. Она ограничивает земную магнитосферу. Из-за воздействия солнечных корпускулярных потоков размеры и форма магнитосферы постоянно меняются, и возникает переменное магнитное поле, определяемое внешними источниками. Его переменность обязана своим происхождением токовым системам, развивающимся на различных высотах от нижних слоев ионосферы до магнитопаузы. Изменения магнитного поля Земли во времени, вызванные различными причинами, называются геомагнитными вариациями, которые различаются как по своей длительности, так и по локализации на Земле и в ее атмосфере.

Магнитосфера – область околоземного космического пространства, контролируемая магнитным полем Земли. Магнитосфера формируется в результате взаимодействия солнечного ветра с плазмой верхних слоев атмосферы и магнитным полем Земли. По форме магнитосфера представляет собой каверну и длинный хвост, которые повторяют форму магнитных силовых линий. Подсолнечная точка в среднем находится на расстоянии 10 земных радиусов, а хвост магнитосферы простирается за орбиту Луны. Топология магнитосферы определяется областями вторжения солнечной плазмы внутрь магнитосферы и характером токовых систем.

Хвост магнитосферы образован силовыми линиями магнитного поля Земли, выходящими из полярных областей и вытянутых под действием солнечного ветра на сотни земных радиусов от Солнца в ночную сторону Земли. В итоге плазма солнечного ветра и солнечных корпускулярных потоков как бы обтекают земную магнитосферу, придавая ей своеобразную хвостатую форму. В хвосте магнитосферы, на больших расстояниях от Земли, напряженность магнитного поля Земли, а следовательно и их защитные свойства, ослабляются, и некоторые частицы солнечной плазмы получают возможность проникнуть и попасть во внутрь земной магнитосферы и магнитных ловушек радиационных поясов. Проникая в головную часть магнитосферы в область овалов полярных сияний под действием изменяющегося давления солнечного ветра и межпланетного поля, хвост служит местом формирования потоков высыпающихся частиц, вызывающих полярные сияния и авроральные токи. Магнитосфера отделена от межпланетного пространства магнитопаузой. Вдоль магнитопаузы частицы корпускулярных потоков обтекают магнитосферу. Влияние солнечного ветра на земное магнитное поле иногда бывает очень сильным. Магнитопауза – внешняя граница магнитосферы Земли (или планеты), на которой динамическое давление солнечного ветра уравновешивается давлением собственного магнитного поля. При типичных параметрах солнечного ветра подсолнечная точка удалена от центра Земли на 9–11 земных радиусов. В период магнитных возмущений на Земле магнитопауза может заходить за геостационарную орбиту (6,6 радиусов Земли). При слабом солнечном ветре подсолнечная точка находится на расстоянии 15–20 радиусов Земли.

Солнечный ветер.

Солнечный ветер – истечение плазмы солнечной короны в межпланетное пространство. На уровне орбиты Земли средняя скорость частиц солнечного ветра (протонов и электронов) около 400 км/с, число частиц – несколько десятков в 1 см³.

Магнитная буря.

Локальные характеристики магнитного поля изменяются и колеблются иногда в течение многих часов, а потом восстанавливаются до прежнего уровня. Это явление называется магнитной бурей. Магнитные бури часто начинаются внезапно и одновременно по всему земному шару.

Геомагнитные вариации.

Изменение магнитного поля Земли во времени под действием различных факторов называются геомагнитными вариациями. Разность между наблюдаемой величиной напряженности магнитного поля и средним ее значением за какой-либо длительный промежуток времени, например, месяц или год, называется геомагнитной вариацией. Согласно наблюдениям, геомагнитные вариации непрерывно изменяются во времени, причем такие изменения часто носят периодический характер.

Cуточные вариации.

Cуточные вариации геомагнитного поля возникают регулярно в основном за счет токов в ионосфере Земли, вызванных изменениями освещенности земной ионосферы Солнцем в течение суток.

Нерегулярные вариации.

Нерегулярные вариации магнитного поля возникают вследствие воздействия потока солнечной плазмы (солнечного ветра) на магнитосферу Земли, а так же изменений внутри магнитосферы и взаимодействия магнитосферы с ионосферой.

27-дневные вариации.

27-дневные вариации существуют как тенденция к повторению увеличения геомагнитной активности через каждые 27 дней, соответствующих периоду вращения Солнца относительно земного наблюдателя. Эта закономерность связана с существованием долгоживущих активных областей на Солнце, наблюдаемых в течении нескольких оборотов Солнца. Эта закономерность проявляется в виде 27-дневной повторяемости магнитной активности и магнитных бурь.

Сезонные вариации.

Сезонные вариации магнитной активности уверенно выявляются на основании среднемесячных данных о магнитной активности, полученных путем обработки наблюдений за несколько лет. Их амплитуда увеличивается с ростом общей магнитной активности. Найдено, что сезонные вариации магнитной активности имеют два максимума, соответствующие периодам равноденствий, и два минимума, соответствующие периодам солнцестояний. Причиной этих вариаций является образование активных областей на Солнце, которые группируются в зонах от 10 до 30° северной и южной гелиографических широт. Поэтому в периоды равноденствий, когда плоскости земного и солнечного экваторов совпадают, Земля наиболее подвержена действию активных областей на Солнце.

11-летние вариации.

Наиболее ярко связь между солнечной активностью и магнитной активностью проявляется при сопоставлении длинных рядов наблюдений, кратных 11 летним периодам солнечной активности. Наиболее известной мерой солнечной активности является число солнечных пятен. Найдено, что в годы максимального количества солнечных пятен магнитная активность также достигает наибольшей величины, однако возрастание магнитной активности несколько запаздывает по отношению к росту солнечной, так что в среднем это запаздывание составляет один год.

Вековые вариации.

Вековые вариации – медленные вариации элементов земного магнетизма с периодами от нескольких лет и более. В отличии от суточных, сезонных, и других вариаций внешнего происхождения, вековые вариации связаны с источниками, лежащими внутри земного ядра. Амплитуда вековых вариаций достигает десятков нТл/год, изменения среднегодовых значений таких элементов, названы вековым ходом. Изолинии вековых вариаций концентрируются вокруг нескольких точек – центры или фокусы векового хода, в этих центрах величина векового хода достигает максимальных значений.

Радиационные пояса и космические лучи.

Радиационные пояса Земли – две области ближайшего околоземного космического пространства, которые в виде замкнутых магнитных ловушек окружают Землю.

В них сосредоточены огромные потоки протонов и электронов, захваченных дипольным магнитным полем Земли. Магнитное поле Земли оказывает сильное влияние на электрически заряженные частицы, движущиеся в околоземном космическом пространстве. Есть два основных источника возникновения этих частиц: космические лучи, т.е. энергичные (от 1 до12 ГэВ) электроны, протоны и ядра тяжелых элементов, приходящие с почти световыми скоростями, главным образом, из других частей Галактики. И корпускулярные потоки менее энергичных заряженных частиц (10⁵–10⁶ эВ), выброшенных Солнцем. В магнитном поле электрические частицы движутся по спирали; траектория частицы как бы навивается на цилиндр, по оси которого проходит силовая линия. Радиус этого воображаемого цилиндра зависит от напряженности поля и энергии частицы. Чем больше энергия частицы, тем при данной напряженности поля радиус (он называется ларморовским) больше. Если ларморовский радиус много меньше, чем радиус Земли, частица не достигает ее поверхности, а захватывается магнитным полем Земли. Если ларморовский радиус много больше, чем радиус Земли, частица движется так, как будто бы магнитного поля нет, частицы проникают сквозь магнитное поле Земли в экваториальных районах, если их энергия больше 10⁹ эв. Такие частицы вторгаются в атмосферу и вызывают при столкновении с ее атомами ядерные превращения, которые дают определенные количества вторичных космических лучей. Эти вторичные космические лучи уже регистрируются на поверхности Земли. Для исследования космических лучей в их первоначальной форме (первичных космических лучей) аппаратуру поднимают на ракетах и искусственных спутниках Земли. Примерно 99% энергичных частиц, «пробивающих» магнитный экран Земли, являются космическими лучами галактического происхождения и лишь около 1% образуется на Солнце. Магнитное поле Земли удерживает огромное число энергичных частиц, как электронов, так и протонов. Их энергия и концентрация зависят от расстояния до Земли и геомагнитной широты. Частицы заполняют как бы огромные кольца или пояса, охватывающие Землю вокруг геомагнитного экватора.

Эдвард Кононович

IAP RAS — Negative influence of self-generated magnetic fields on ion acceleration by super-power laser pulses

Магнитное поле помешало сверхмощному лазеру разогнать протоны

Международная группа ученых обнаружила, что лазерное ускорение протонов испытывает отрицательное влияние со стороны возникающих в процессе ускорения магнитных полей при высоких мощностях используемого лазерного излучения. Это является дополнительной сложностью на пути внедрения более компактных лазерных технологий вместо традиционных методов ускорения частиц в медицинских и других приложениях. Статья была опубликована в журнале Nature Communications.

Возглавляемая профессором Политехнической школы в Париже Жульеном Фуксом (Julien Fuchs) международная группа ученых, в состав которой вошли также сотрудники Института прикладной физики РАН из Нижнего Новгород, в ходе экспериментов по ускорению протонов лазерными импульсами мощностью в десятки тераватт (1 тераватт = 10¹² ватт) обнаружила, что на процесс ускорения значительное влияние оказывают сверхсильные магнитные поля, возникающие в облучаемой мишени. Сила этих полей достигала в эксперименте величины около 1 гигагаусса, что в миллионы раз превышает самые сильные магнитные поля, которые создаются электромагнитами. Из-за этих полей энергия протонов, полученная в эксперименте, оказалась в несколько раз ниже ожидаемой.

Лазерное ускорение протонов является перспективной технологией для использования в целом ряде областей, главной из которых является протонная лучевая терапия раковых опухолей. Идея использовать для уничтожения опухоли ионизирующее излучение в виде потока протонов возникла более полувека назад. По сравнению с обычно используемым в этих целях рентгеновским излучением протоны обладают значительно более высокой селективностью и позволяют заметно снизить величину дозы, получаемой окружающими опухоль здоровыми тканями. Однако требуемая для лучевой терапии энергия протонов – около 200–300 МэВ – долгое время была доступна только на больших и дорогих ускорителях, работающих на основе традиционных радиочастотных технологий. Развитие в последние годы технологии создания сверхпроводящих магнитов позволило снизить размеры и стоимость ускорителей, что привело к росту количества центров, предоставляющих услугу протонной лучевой терапии, однако проблема её доступности в полной мере не решена до сих пор.

Дальнейшее уменьшение размеров протонных ускорителей возможно за счет использования лазерных технологий. Современные лазерные системы далеко ушли от привычных всем лазерных указок, уровней и дальномеров. Созданы лазеры, мощность которых в десятки раз превосходит мощность всех электростанций, работающих в мире. Конечно, такую мощность они развивают лишь на чрезвычайно короткий промежуток времени – не более триллионной доли секунды – однако, как было выяснено около 15 лет назад, излучение подобных лазеров можно использовать для эффективного ускорения частиц.

При облучении тонких металлических фольг сверхмощные лазеры полностью их сжигают и разрушают, создавая горячую плазму, из которой летят в том числе и пучки быстрых протонов. При этом, в отличии от традиционных ускорителей, в которых величина ускоряющих полей ограничена прочностью создающих их магнитов и электродов, в лазерном ускорении разрушение фольги не мешает процессу ускорения, и ускоряющие поля превосходят поля в традиционных ускорителях в тысячи раз. Это позволяет также в тысячи раз сократить размеры ускорителя – уменьшив их от нескольких метров до нескольких миллиметров.

На сегодняшний день одной из основных проблем лазерного ускорения протонов является увеличение энергии получаемых протонов. Рекордом является ускорение их до почти 100 МэВ, однако для медицинских приложений это число надо еще, как минимум, удвоить. Одним из очевидных путей сделать это является использование все более мощных лазеров. Именно его исследовала команда Ж. Фукса. Эксперименты были проведены на двух лазерных установках – в центре LULI, во Франции, и в Национальной лаборатории в Сандии, США. Мощность использованных лазерных импульсов достигала 200 тераватт.

При этом ученые ожидали получить энергию протонов выше 100 МэВ, однако она составила лишь 40 МэВ – такие энергии сейчас умеют получать на значительно менее мощных лазерных системах. Проведённый анализ показал, что причиной заниженного результата оказалось отрицательное влияние на процесс ускорения сверхсильных магнитных полей, которые возникают под действием лазерного излучения в мишени. Численное моделирование показало, что их величина скорее всего превышала 1 гигагаусс, что приводило к эффективному торможению нагреваемых лазером электронов, которые и должны были ускорять протоны. В результате протоны недополучали энергию.

В дальнейшем ученые планируют провести аналогичные исследования для более коротких лазерных импульсов. Численное моделирование показывает, что для них отрицательное влияние магнитного поля будет менее значительным. В частности, такие эксперименты будут проведены в Институте прикладной физики РАН, где создан и функционирует лазерный комплекс PEARL, способный генерировать излучение мощностью до 500 тераватт. Здесь же профессор Ж. Фукс возглавляет лабораторию, созданную в 2014 году в рамках программы мегагрантов Министерства образования и науки РФ (договор № 14.Z50.31.0007). В рамках этого же договора было поддержано участие сотрудников ИПФ РАН в обсуждаемой работе.

Результат численного моделирования. Структура магнитного поля в мишени и траектории нескольких случайно выбранных электронов

P. S. Пресс-релиз по опубликованной статье был также подготовлен Университетом города Осака

Артём Коржиманов, старший научный сотрудник ИПФ РАН

Трехмерная структура магнитного поля области возникновения потока в солнечной атмосфере

A&A 632, A112 (2019)

Рахул Ядав ¹ , Хайме де ла Крус Родригес ¹ , Карлос Хосе Диас50 6 1 Базо , Авиджит Прасад ² , Тайн Либбрехт ¹ , Каролина Робустини ¹ и Андрес Асенсио Рамос ³

¹ Институт солнечной физики, кафедра астрономии, Стокгольмский университет, Университетский центр AlbaNova, 10691 Стокгольм, Швеция
электронная почта: rahul. [email protected]
² Центр космической плазмы и аэрономических исследований Университета Алабамы в Хантсвилле, Хантсвилл, Алабама 35899, США
³ Instituto de Astrofisica de Canarias, Via Lactea s/n, 38205 La Laguna, Тенерифе, Испания

Получено: 26 Сентябрь 2019
Принято: 29 Октябрь 2019

Abstract

Мы анализируем спектрополяриметрические наблюдения высокого разрешения области возникновения потока (FER) с целью понимания ее магнитной и кинематической структуры. Наши спектрополяриметрические наблюдения в спектральной области HeI 10830 Å ДВР были зарегистрированы с помощью GRIS на телескопе GREGOR с апертурой 1,5 м. Инверсионный код на основе Милна-Эддингтона использовался для извлечения фотосферной информации спектральной линии SiI, тогда как триплетная линия HeI анализировалась с помощью инверсионного кода Хейзела, учитывающего совместное действие эффектов Ханле и Зеемана. . Спектрополяриметрический анализ линии SiI выявляет сложную магнитную структуру вблизи ТЭР, где наблюдалось слабое (350–600 Гс) и горизонтальное магнитное поле.

В отличие от фотосферы анализ триплета HeI представляет собой плавное изменение вектора магнитного поля (в диапазоне от 100 до 400 Гс) и скоростей поперек ДВР. Более того, мы обнаруживаем сверхзвуковые нисходящие потоки ~40 км с ⁻¹ появляются вблизи точек основания петель, соединяющих две поры противоположной полярности, тогда как сильные восходящие потоки 22 км с ⁻¹ появляются вблизи вершин петель. В месте расположения сверхзвуковых нисходящих потоков в хромосфере мы наблюдали нисходящие потоки 3 км с ⁻¹ в фотосфере. Кроме того, несиловые экстраполяции поля были выполнены отдельно на двух слоях, чтобы понять топологию магнитного поля FER. Используя экстраполяции фотосферы и наблюдаемого хромосферного магнитного поля, мы определяем, что средняя высота формирования триплетной линии HeI составляет ~2 Мм от поверхности Солнца. Петли, реконструированные с использованием фотосферной экстраполяции вдоль системы арочных волокон, имеют максимальную высоту ∼10,5 мм от поверхности Солнца с расстоянием между точками основания ∼19мм, тогда как петли, реконструированные с помощью хромосферной экстраполяции, достигают около 8,4 мм над поверхностью Солнца с расстоянием между точками основания около 16 мм на высоте хромосферы. Магнитная топология в FER предполагает наличие мелких петель под большими петлями. При подходящих условиях, благодаря магнитному пересоединению, эти петли могут вызывать различные явления нагрева вблизи ТЭР.

Ключевые слова: Солнце: магнитные поля / Солнце: хромосфера / Солнце: инфракрасное излучение

© ESO 2019

Текущие показатели использования показывают совокупное количество просмотров статей (полные просмотры статей, включая просмотры HTML, загрузки PDF и ePub, согласно имеющимся данным) и просмотров рефератов на платформе Vision4Press.

Данные соответствуют использованию на платформе после 2015 года. Текущие показатели использования доступны через 48-96 часов после онлайн-публикации и обновляются ежедневно в рабочие дни.

Локализованные структуры магнитного поля и их границы в околосолнечном солнечном ветре по данным измерений Parker Solar Probe

Локализованные структуры магнитного поля и их границы в околосолнечном солнечном ветре по данным измерений солнечного зонда Parker

• Красносельских, В.
;
• Лароса, А.
;
• Агапитов О.В.
;
• де Вит, Т. Дудок
;
• Монкюке, М.
;
• Мозер, Ф. С.
;
• Стивенс, М.
;
• Бэйл, Южная Дакота
;
• Боннелл, Дж.
;
• Фроман, К.
;
• Гетц, К.
;
• Гудрич, К.
;
• Харви, П.
;
• Каспер, Дж.
;
• МакДауэлл, Р.
;
• Маласпина, Д.
;
• Пулупа, М.
;
• Рауафи, Н.
;
• Ревилле, К.
;
• Велли, М.
;
• Вигант, Дж.

Аннотация

Одним из открытий солнечного зонда Parker во время его первых встреч с Солнцем является повсеместное присутствие относительно мелкомасштабных структур, выделяющихся как внезапные отклонения магнитного поля.

Они были названы «обратными», поскольку некоторые из них показывают полное изменение направления радиальной составляющей магнитного поля, а затем возвращаются к «обычным» условиям. Мы провели анализ трех типичных структур обратного переключения, имеющих различные характеристики: I. Альфвеновская структура, в которой изменения компонентов магнитного поля происходят при сохранении величины магнитного поля; II. Компрессионная структура, где величина поля меняется вместе с изменениями его составляющих; и III. Структура, демонстрирующая полную инверсию магнитного поля, предположительно альфвеновскую, что является экстремальным примером обратного переключения. Мы проанализировали свойства магнитных полей этих структур и их границ. Наблюдения и анализы приводят к выводу, что они представляют собой локализованные закрученные магнитные трубки, движущиеся относительно окружающей плазмы. Важной особенностью является наличие относительно узкого пограничного слоя на поверхности трубы, вмещающего протекающие токи. Эти токи замкнуты на поверхности конструкции и, как правило, имеют сопоставимые азимутальные и продольные компоненты. Они поддерживаются наличием эффективного электрического поля за счет сильных градиентов плотности и давления ионной плазмы. Бета-ион обычно больше внутри структуры, чем снаружи. Поверхность конструкции может также принимать электромагнитные волны, которые помогают частицам переносить токи.

Публикация:

Астрофизический журнал

Дата публикации:

апрель 2020 г.

DOI:

10.3847/1538-4357/ab7f2d

архив:

архив: 2003.