این شبیه سازی ادعا می کند که راه حل هایی برای یک معمای مرکزی در فیزیک فضا پیدا می کند

شماتیک های ساده شده که وقایع موجود در صفحه جریان دم را نشان می دهد که منجر به فوران پلاسموئید گسترده دم می شود. الف، وضعیت در شکل. 1b که دو ناحیه محلی اتصال مجدد به زمین و دم خط x غالب را نشان می دهد. توپولوژی میدان مغناطیسی با نمادهای ⊙ و ⊗ نشان‌دهنده جهت‌های خارج و درون صفحه و مربوط به Bz > 0 و Bz Nature Geoscience (2023) داده می‌شود. DOI: 10.1038/s41561-023-01206-2. https://www.nature.com/articles/s41561-023-01206-2

چگونه فوران های پلاسما در فضای بیرونی شکل می گیرند؟ Vlasiator، مدلی که در دانشگاه هلسینکی برای شبیه‌سازی فضای نزدیک به زمین طراحی شده است، نشان می‌دهد که دو نظریه اصلی برای وقوع شعله‌ها به طور همزمان برقرار هستند: شراره‌ها با اتصال مجدد مغناطیسی و ناپایداری‌های جنبشی توضیح داده می‌شوند.

انفجارهای سریع پلاسما، معروف به پلاسموئیدها، در سمت شب مگنتوسفر رخ می دهد. پلاسموئیدها همچنین با روشن شدن ناگهانی شفق قطبی همراه هستند. این فیزیک فضایی یک گروه تحقیقاتی در دانشگاه هلسینکی با استفاده از مدل Vlasiator این فوران‌های غیرقابل پیش‌بینی را در فضای نزدیک به زمین بررسی و شبیه‌سازی کردند.

«پدیده‌های مرتبط با پلاسموئید باعث شدیدترین اما کمترین اختلالات مغناطیسی می‌شوند که می‌تواند برای مثال باعث اختلال در شبکه های الکتریکی“پروفسور فیزیک فضای محاسباتی مینا پالمروت از دانشگاه هلسینکی می گوید. «این فوران‌ها روزانه، در اندازه‌های مختلف، در دم رخ می‌دهند” از مگنتوسفر”

پالمروت همچنین مدیر مرکز تعالی در تحقیقات فضایی پایدار و محقق اصلی شبیه‌سازی Vlasiator است.

پالمروت می‌گوید: «زنجیره‌ای از رویدادهایی که به پلاسموئیدها منتهی می‌شوند یکی از طولانی‌ترین سؤالات حل‌نشده در فیزیک فضا است: از دهه 1960 به دنبال راه‌حل‌هایی بوده‌اند.

فضای نزدیک به زمین مکانی منحصر به فرد برای درک فوران های پلاسما است

دو خط فکری رقیب برای توضیح سیر وقایع پیشنهاد شده است که اولی آن را استدلال می کند اتصال مجدد مغناطیسی بخشی از دم آهنربا را به یک پلاسموئید تقسیم می کند. با توجه به توضیح دیگر، ناپایداری های جنبشی صفحه جریان (توزیع گسترده و نازک جریان الکتریکی) پشتیبان دم را مختل می کند که در نهایت منجر به بیرون راندن پلاسموئید می شود. بحث بر سر تقدم این دو پدیده ده ها سال است که ادامه دارد.

پالمروت می‌گوید: «اکنون به نظر می‌رسد که روابط علت و معلولی در واقع پیچیده‌تر از آن چیزی است که قبلاً درک می‌شد.

شبیه‌سازی Vlasiator که به قدرت محاسباتی یک ابر رایانه نیاز دارد، فضای اطراف زمین را برای اولین بار در شش بعد و در مقیاسی متناسب با اندازه مغناطیس‌کره مدل‌سازی می‌کند. مدل سازی 6 بعدی در توصیف پدیده های فیزیکی زیربنای هر دو پارادایم موفق بوده است.

پالمروت می گوید: «این یک چالش فنی دشوار بود که هیچ کس دیگری نتوانسته بود آن را مدل کند. این دستاورد حاصل بیش از 10 سال توسعه نرم افزار است.

بنابراین، این مطالعه توانست نشان دهد که هم اتصال مجدد مغناطیسی و هم ناپایداری های جنبشی عملکرد دم مغناطیسی را توضیح می دهند. این پدیده ها مربوط به این نظریه های به ظاهر متناقض، هر دو در واقع در یک زمان اتفاق می افتند.

این کشف به درک چگونگی وقوع فوران پلاسما کمک می کند. این به طراحی فضاپیما و تجهیزات، نظارت بر این رویدادها برای تحقیقات بیشتر، و بهبود قابلیت پیش‌بینی آب و هوای فضا با بهبود درک فضای اطراف زمین کمک می‌کند.

مقاله در منتشر شده است علوم زمین طبیعت.