Mágneses csúzli a Föld közelében

A Cluster-műholdak megfigyelései alapján a napszélben lévő, gumiszalaghoz hasonlóan megnyúló erővonalak gyorsíthatják a töltött részecskéket a Föld közelében.

A négy Cluster műhold bolygónk körül keringve a mágneses tér jellemzőit a tér négy különböző, de egymástól nem túl távoli pontján egyszerre vizsgálja. Méréseikkel a mágneses tér jellemzőit három dimenzióban lehet rekonstruálni, ami különösen a magnetoszférában (bolygónk töltött részecskékkel teli mágneses terében) a napszéltől jelentkező folyamatok vizsgálatában fontos.

Az elmúlt évek egyik sokat vizsgált jelenségcsoportját képezik a koronakitörések, amelyek során a napszél átlagos sebességénél gyorsabban sokmillió tonnányi anyag lökődik ki csillagunkból. A koronakitörés részecskefelhőjében mágneses erővonalak is utaznak, amelyek bolygónk magnetoszférájával kölcsönhatásba lépve heves változásokat okoznak, alkalmanként veszélyeztetve a műholdak és a Föld körüli térségben tevékenykedő asztronauták munkáját.

Az eddigi feltételezések alapján a koronakitörések anyagtömegei a Föld magnetoszférájának ütközve úgy változtatják meg a mágneses teret, hogy egyes erővonalak szétszakadnak, majd máshol összekapcsolódnak. Az így lezajló mágneses átcsatolódás keretében sok energia szabadul fel, amely a magnetoszféra peremvidékén jelentkező, rendkívül gyors részecskeáramlásokért felelhet.

2001. november 25-én a négy Cluster műhold éppen a magnetoszféránk határvidékén mozgott, amikor egy koronakitörés anyaga ért bolygókhoz. Az ekkor bekövetkezett folyamatok olyan plazmatömeget eredményeztek, amely 1040 km/s-mal haladt - a napszél sebessége a kérdéses régióban általában csak 650 km/s körüli.

Korábban az ilyen gyors részecskeáramlást a fent említett mágneses átcsatolódás következményének tekintették. A Cluster megfigyelései alapján sikerült az erővonalak térbeli helyzetét rekonstruálni. Kiderült, hogy nem történt átcsatolódás. A koronakitörés anyaga a magnetoszférának ütközött, és a benne lévő erővonalak első lépésként összenyomódtak. A feltorlódott mágneses térben növekedett a nyomás, majd hirtelen, nagy sebességgel elsiklott a magnetoszféránk külső felületén - szinte "lecsúszott" rajta. Az erővonalakban felhalmozódott energia gyorsította a megfigyelt sebességre a részecskéket, hatalmas "csúzliként" kilőve azokat korábbi helyzetükből.

Egy képzeletbeli mágneses erővonalnak a Cluster mérései alapján rekonstruált mozgása. A modellben balról jobbra áramlik a napszél, a közel gömb alakban futó fekete erővonalak pedig a Föld magnetoszférájának külső határát jelzik. A piros szín a gyorsabban (800-900 km/s), a kék pedig a lassan áramló részecskéket mutatja (ESA)