Космическата сонда Juno откри гигантски магнитни вихри около Юпитер

В магнитопаузата на планетите – границата между магнитосферата и междупланетния слънчев вятър – възниква странно явление, известно като нестабилност на Келвин-Хелмхолц (KHI), което води до образуването на магнитни вихри. Благодарение на космическата сонда Джуно (Juno) изследователите за първи път потвърдиха честото присъствие на гигантски магнитни вихри в магнитопаузата на Юпитер.

В хидродинамиката нестабилността на Келвин-Хелмхолц (KHI) е вълново движение, възникващо при взаимодействието на два термостабилни флуида, които се припокриват и се движат с различни скорости. Тази нестабилност може да бъде пренесена към множество геофизични явления – от атмосферната и океанската динамика до поведението на плазмата. Вълните на Келвин-Хелмхолц (KH-вълните), или по-точно възникващите от тях вихри, оказват значително влияние върху динамиката на двете среди.

В астрофизиката това явление възниква когато има голяма разлика в скоростта на границата, разделяща две области от пространството. При планетите това явление може да се наблюдава в магнитопаузата – границата, разделяща магнитното поле (магнитосферата) от потока заредени частици, излъчвани от Слънцето (слънчевия вятър). Невидими с просто око, KH-вълните се откриват чрез анализ на промените в магнитното поле. Резултатите от наблюденията на място на земните и сатурновите KH-вълни показват, че на теория те могат да се образуват при всички възможни състояния на междупланетното магнитно поле.

При Юпитер това явление бе потвърдено съвсем наскоро. Въпреки че това явление вече е наблюдавано при Земята и Сатурн, това не се отнася за Юпитер.

„Juno е наблюдавала тези вълни в няколко от своите орбити, предоставяйки убедителни доказателства, че нестабилността на Келвин-Хелмхолц играе активна роля във взаимодействието на слънчевия вятър с Юпитер“, казва Джейк Монтгомъри, експерт по космическите технологии. Откритията са публикувани в списание Geophysical Research Letters.

Откриването на 25-вълновите вихри

Плазмата в магнитосферата на Юпитер се събира в екваториалната област (на ниски географски ширини) и образува диск около планетата. Този диск се простира навън и „усуква“ магнитосферата. В магнитосферата преобладават не само ротационните движения, но и плазмата в нея се върти и взаимодейства с обратните потоци в магнитосферата (областта между магнитопаузата и магнитосферната ударна дъга).

Ефектът от високите скорости на срязване между магнитосферата и плазмата в магнитопласта може да доведе до генериране на KH вълни откъм страната на изгрева на Юпитер. Тези вълни могат да стимулират преноса на маса и импулс през магнитопаузата и да предизвикат генерирането на други KH вълни от страната на здрача на планетата. Предишно компютърно моделиране подкрепя тази хипотеза, като показва, че KH-вълните на Юпитер могат да се образуват независимо от ориентацията на междупланетното магнитно поле. Освен това в магнитосферата ще преобладават хидродинамични, а не магнитохидродинамични движения. В резултат на това KH-вълните могат да се образуват на по-високи географски ширини.