Группа астрофизиков из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, Техасского университета в Далласе и Университета Колорадо в Боулдере обнаружила причины генерации тепла в магнитосфере Земли. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.
Ученые доказали, что альвеновские волны, возникающие при взаимодействии солнечного ветра с магнитосферой Земли, ускоряют ионы, создавая мелкомасштабные акустические волны. Эти акустические волны превращают кинетическую энергию в тепло, нагревая плазму. Результаты подкрепляют ранее выдвинутые теории о механизме нагрева космической плазмы.
В работе использовались данные миссии Magnetospheric Multiscale (MMS), в рамках которой четыре космических аппарата в 2015 году провели измерения в магнитосфере Земли. Аппараты двигались в определенной конфигурации, что позволило фиксировать изменения в магнитопаузе и детализировать динамику альвеновских волн, а также движение ионов в плазме.
Анализ данных показал синхронизацию изменений магнитного давления в альвеновских волнах с плотностью ионов и электрическим полем. Кроме того, скорость ионных пучков совпадала с фазовой скоростью альвеновских волн, что указывает на их взаимодействие. Эти наблюдения подтвердили гипотезу о преобразовании энергии волн в тепло.
Используя полученные данные, исследователи провели численные моделирования, которые показали, как альвеновские волны инициируют процессы, ведущие к нагреву плазмы. Симуляции продемонстрировали полное соответствие теории и наблюдениям, подтверждая основные механизмы взаимодействия.