Obserwacje MMS turbulencji na skalach kinetycznych

W ramach Magnetosferyczej Misji Wieloskalowej (Magnetospheric Multiscale Mission) MMS penetrującej od 13 marca 2015 roku rozmaite obszary wiatru słonecznego i  magnetosfery Ziemi prof. dr hab. Wiesław Macek z WMP.SNŚ UKSW analizował dane eksperymentalne w czasie swego pobytu w instytucie NASA Goddard Space Flight Center (GSFC) w Greenbelt koło Waszyngtonu w lipcu tego roku. Wyniki uzyskane w tym zespole badawczym zostały opublikowane 7 września 2018 roku w renomowanym czasopiśmie naukowym, a mianowicie:

W. M. Macek, A. Krasińska, M. V. D. Silveira, D. G. Sibeck, A. Wawrzaszek, J. L. Burch, C. T. Russell, Magnetospheric Multiscale Observation of Turbulence in the Magnetosheath on Kinetic Scales, Astrophysical Journal Letters, 864:L29, 2018 https://doi.org/10.3847/2041-8213/aad9a8

Należy podkreślić, że niespotykana do tej pory bardzo duża zdolności rozdzielcza (ok. 8 milisekund) instrumentu do pomiaru pola magnetycznego umożliwiła analizę turbulencji na skalach kinetycznych o rozmiarach rzędu zaledwie dziesiątek kilometrów, a więc  niezwykle małych w naszym otoczeniu kosmicznym.  Okazało się, między innymi, iż zmiana nachylenia widma magnetycznego o wykładniku spektralnym (około  -11/2) przy częstotliwościach 20 – 25 Hz zgadza się z przewidywaniami teorii kinetycznej (-16/3).

W szczególności, Agata Krasińska doktorantka z CBK PAN obliczyła widmową  (spektralną) gęstości energii pola magnetycznego i plazmy dla próbek danych w otoku magnetosfery Ziemi wybranych  przez dra  Carlosa Silveirę z  Katolickiego Uniwersytetu Ameryki (CUA) w Waszyngtonie pracującego pod kierunkiem dra Davida Sibecka w NASA GSFC. Oprócz dr Anny Wawrzaszek z CBK, zgodnie z ustaleniami wciąż działającej misji kosmicznej na liście autorów znaleźli się także dr James Burch z Południowo-Zachodniego  Instytutu Badawczego w San Antonio w Teksasie (SwRI) odpowiedzialny (Principle Investigator) za całą misję MMS oraz  prof. Chris Russell z Kalifornijskiego Uniwersytetu w Los Angeles (UCLA), który odpowiada za instrument do pomiarów pola magnetycznego.

Turbulencja jest bardzo złożonym zjawiskiem, które pozostaje nadal nieustającym wyzwaniem dla nauki współczesnej. Wiatr słoneczny – strumień plazmy wypływający ze Słońca, składający się  z cząstek naładowanych (przeważnie jonów i elektronów) unoszący ze sobą  pole magnetyczne, wypełnia Układ Słoneczny oraz najbliższe otoczenie ziemskiej magnetosfery, i może być w pewnym sensie uważany za swoiste laboratorium do badania tego zagadnienia.  Aby zrozumieć fizyczne mechanizmy rządzące turbulencją w naszym plazmowym środowisku kosmicznym,  musimy badać dane doświadczalne na różnych skalach, w tym także na skalach kinetycznych znacznie mniejszych niż skale charakterystyczne dla opisu plazmy w teorii magnetohydrodynamicznej (MHD). Można więc mieć nadzieję, że wyniki tych badań uzyskanych we współpracy międzynarodowej, w której były zaangażowane trzy uniwersytety i trzy instytuty naukowe, mogą się przyczynić do lepszego zrozumienia fizycznych mechanizmów turbulencji. 

UKSW Wszelkie prawa zastrzeżone © 2014
Informacja o ciasteczkach