ESA: s kvartett av rymdväderbevakare, Cluster, har upptäckt virvlar av utkastat solmaterial högt över jorden. De överhettade gaserna som fångats i dessa strukturer tunnlar förmodligen sig in i jordens magnetiska "bubbla", magnetosfären. Denna upptäckt löser möjligen ett 17-årigt mysterium om hur magnetosfären ständigt fylls med elektrifierade gaser när den ska fungera som en barriär.
Jordens magnetfält är vår planets första försvarslinje mot bombardemanget av solvinden. Solvinden sjösätts från solen och bär solens magnetfält i hela solsystemet. Ibland är detta magnetfält i linje med jordens och ibland pekar det i motsatt riktning.
När de två fälten pekar i motsatta riktningar, förstår forskare hur? Dörrar? i jordens fält kan öppnas. Detta fenomen, kallad "magnetisk återanslutning", tillåter solvinden att strömma in och samlas i behållaren känd som gränsskiktet. Tvärtom, när fälten är inriktade bör de utgöra en ogenomtränglig barriär mot flödet. Rymdskeppsmätningar av gränsskiktet, som går tillbaka till 1987, presenterar emellertid ett pussel eftersom de tydligt visar att gränsskiktet är fylligare när fälten är i linje än när de inte är det. Så hur går solvinden in?
Tack vare uppgifterna från de fyra formationsflygande rymdfarkosterna från ESA: s klusteruppdrag har forskare gjort ett genombrott. Den 20 november 2001 var Clusterflotillaen på väg bakom jorden och hade just kommit fram till skymningssidan av planeten, där solvinden glider förbi jordens magnetosfär. Där började det möta gigantiska virvlar av gas vid magnetopausen, den yttre? av magnetosfären.
? Dessa virvlar var verkligen enorma strukturer, ungefär sex jordradier över ,? säger Hiroshi Hasegawa, Dartmouth College, New Hampshire som har analyserat uppgifterna med hjälp av ett internationellt team av kollegor. Deras resultat placerar storleken på virvlarna på nästan 40 000 kilometer vardera, och det är första gången sådana strukturer upptäcks.
Dessa virvlar är kända som produkter av Kelvin-Helmholtz instabiliteter (KHI). De kan uppstå när två angränsande flöden reser med olika hastigheter, så att den ena glider förbi den andra. Bra exempel på sådana instabiliteter är vågorna som piskas upp av vinden som glider över havets yta. Även om KHI-vågor hade observerats tidigare, är detta första gången virvlar upptäcks.
När en KHI-våg rullar upp i en virvel blir den känd som ett "Kelvin Cat's eye". Uppgifterna som samlats in av Cluster har visat densitetsvariationer av den elektrifierade gasen, precis vid magnetopausen, precis som de som förväntas när man reser genom ett? Kelvin Cat öga ?.
Forskare hade postulerat att om dessa strukturer skulle bildas vid magnetopausen, skulle de kunna dra stora mängder av solvinden inuti gränsskiktet när de kollapsar. När solvindpartiklarna har transporterats in i den inre delen av magnetosfären, kan de upphetsas starkt, så att de kan krossa i jordens atmosfär och ge upphov till aurororna.
Klusterens upptäckt stärker detta scenario men visar inte den exakta mekanismen med vilken gasen transporteras in i jordens magnetiska bubbla. Således vet forskare fortfarande inte om detta är den enda processen att fylla upp gränsskiktet när magnetfältet är inriktade. För dessa mätningar, säger Hasegawa, kommer forskare att behöva vänta på en framtida generation magnetosfäriska satelliter.
Originalkälla: ESA News Release
