A MÁGNESES BOLYGÓK MAGNETOSZFÉRÁJA

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "A MÁGNESES BOLYGÓK MAGNETOSZFÉRÁJA"

Frigyes Németh
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 A MÁGNESES BOLYGÓK MAGNETOSZFÉRÁJA 1

2 A NAPSZÉL ÉS AZ AKADÁLY SEMATIKUS KÖLCSONHATÁSA

3 MILYEN KÉRDÉSEKET VIZSGÁLUNK? Melyek a makroszkópikus tartományok a magnetoszférában? E tartományokban melyek a jellemző plazmaparaméterek átlagos értékei? Hol vannak e tartományok határai? Hol vannak a források és nyelők, milyen transzport folyamatok vannak? Melyek a domináns fizikai folyamatok, kölcsönhatások? Hogyan befolyásolja a napszél és a bolygók forgása a domináns folyamatokat? Elsősorban a Szaturnusz magnetoszféráját tekintjük 3

4 A MÁGNESES BOLYGÓK ÁTTEKINTÉSE 4

5 MÁGNESES AKADÁLY: PL. A FÖLD A NAPSZÉL ρ u SW 2 NYOMÁSÁVAL A MÁGNESES DIPÓLTÉR NYOMÁSA TART EGYENSÚLYT: ρ u SW 2 = {B E (R/r) 3 } 2 / 4π DE EZ PONTATLAN, MERT A HATÁR-RÉTEGBEN ÁRAM FOLYIK, ENNEK TERÉT IS HOZZÁ KELL ADNI (CHAPMAN- FERRARO ÁRAM). EZ, ÁTLAGOS NAPSZÉL ESETÉN (ρ~7, u~400) KB. 10 F0LDSUGÁR TÁVOLSÁGOT AD A NAP-FÖLD TENGELY MENTÉN. AZ AKADÁLYON BELÜLI TARTOMÁNY: A FÖLD MAGNETOSZFÉRÁJA 5

6 A FÖLD MAGNETOSZFÉRÁJA A magnetoszférát elsősorban a napszél hatása alakítja 6

7 LÖKÉSHULLÁM KIALAKULÁSA ÜTKÖZÉSES KÖZEGBEN A LÖKÁSHULLÁM NEMLINEÁRIS FOLYAMATOK EREDMÉNYEKÉPP ALAKUL KI, EZÉRT CSAK KVALITATÍV KÉPET ADUNK. A MOLEKULÁK AZ AKADÁLY ELŐTT FELGYŰLNEK, VISSZAFELÉ INDULÓ NYOMÁSHULLÁM ALALKUL KI. A TERJEDÉSI SEBESSÉGE ~HANGSEBESSÉG (gyors MHD) A VISSZAVERŐDŐ HULLÁM EGYES FOURIER KOMPONENSEI ELTÉRŐ SEBESSÉGGEL HALADNAK, EZ A FRONT MEREDEKEBBÉ VÁLÁSÁT OKOZZA. A HULLÁMFRONT DISSZIPÁCIÓ ÚTJÁN STABILIZÁLÓDIK. 7

8 A lökéshullámon való áthaladás a Szaturnusznál 8

9 A magnetopauzán való áthaladás 9

10 E KÖLCSÖNHATÁS BONYOLULT STRUKTÚRÁKAT ALAKÍT KI A MÁGNESES BOLYGÓK, PL. A FÖLD KÖRÜL: EZT MÉRIK A CLUSTER MISSZIÓ MŰHOLDJAIVAL A MÁGNESES PÓLUSOKNÁL BELÉPŐ NAPSZÉL EREDMÉNYEZI A SARKI FÉNYT 10

11 SARKI FÉNY A JUPITERNÉL 11

12 AZ ENCELADUS LÁBNYOMA A SZATURNUSZ SARKI FÉNYÉBEN 12

13 Anomális sugárzási övek a Föld körül 13

14 Interplanetáris lökéshullám An interplanetary (IP) shock on DOY 015 between 1000 and 1200 UT. The upper plot shows the magnetic field components in the spacecraft frame of reference (Bx is red; By is green, shifted up by 2 nt; Bz is blue, shifted up by 4 nt) and the total field (black) shifted up by 5 nt. The middle plot shows the IBS energy spectra, The lower plot exhibits the RPWS data for the same time interval. 14

15 A JUPITER LÖKÉSHULLÁMÁNÁL jan

16 A CSÓVA 2. A CSÓVÁBAN A RÉSZECSKÉK MOZGÁSA MEGLEHETŐSEN KAOTIKUS, EZT ILLUSZTRÁLJA A MELLÉKELT PRÓBARÉSZECSKE KÖZELÍTÉS A PLAZMA MOZGÁSA, AZ ÁRAMLEPELBEN VÉGBEMENŐ DISSZIPÁCIÓ A MÁGNESES TERET ENERGETIKAILAG KEDVEZŐBB ÁLLAPOTBA JUTTATJA: EZ A MÁGNESES REKONNENCIÓ 16

17 A SZATURNUSZ MAGNETOSZFÉRÁJA 1. A lökéshullám előtt is megfigyeltek részecskéket Kiáramlanak részecskék a magnetopauzán keresztül is 17

18 18

19 Szimulált napszél a Szaturnusznál piros: amikor Cassini az egyenlítő síkjához közel volt 19

20 A SZATURNUSZ MAGNETOSZFÉRÁJA 2. kialakulásában a bolygó forgása dominál 20

21 A mágneses tér A Szaturnusz mágneses tere É-D átmetszésben. Figyeljük meg a záródó erővonalak elnyúlt alakját (magnetodiszk) A nappali oldalon a tér dipól jellegű, az éjszakai oldalon a sugárirányú komponens a domináns. 21

22 A sugárzási övek 22

23 A magnetoszféra képei UVIS map of OI at 1304 Å frommelin et al. (2009). Middle: MIMI/INCA ENA imaging of the ring current in the range kev. Saturn is at the centre, the dotted lines represent the orbit of Rhea (8.74 RS ) and Titan (20.2 RS ). The Z-axis points parallel to Saturn s spin axis, the X-axis points roughly sunward in the plane formed by the Saturn-Sun line and Saturn s spin axis, and the Y -axis completes the right-handed system (adapted from Krimigis et al. 2007). 23

24 A plazma átlagos paraméterei (a) number densities of hot and cold electrons (Schippers et al. 2008), and thermal ions (Thomsen et al. 2010); (b) plasma temperatures of hot and cold electrons (Schippers et al. 2008), thermal ions (Thomsen et al. 2010; Wilson et al. 2008); (c) plasma pressure from the cold and hot electrons 24

25 A JUPITER ÉS A SZATURNUSZ ÖSSZEHASONLÍTÁSA 25

26 A SZATURNUSZ GYŰRŰI Gyűrűk keletkezése még nem tisztázott. Lehetőségek: Maradvány Szaturnusz keletkezésének idejéből Széttört aszteroid vagy üstökös maradványa Folyamatos megújulás Híg plazma réteg a gyűrűk felett A belső magnetoszférába beáramló anyag egyik forrása, a fontosabb, jeges holdak mellett 26

27 ENCELADUS, A FONTOS ANYAGFORRÁS ELSŐ JEL: ZAVAR A MÁGNESES TÉRBEN AZ ANYAGKIÁRAMLÁS KÉPEI. FORRÁS: DÉLI PÓLUS KÖRNYÉKE A KIÁRAMLÓ ANYAG TÁVOLRA IS ELJUT Kiáramló energia ~10 GW!!! Kiáramló gáz ~ kg/s!!! 27

28 Az Enceladus anyagkiáramlása 28

29 A Szaturnusz furcsa periodicitása Minden mágneses bolygónak van sugárzása a kilométer hosszúságú tartományban Ezek periodicitása általában a bolygó forgásának periódusához illeszkedik. A Szaturnusznál ez nem így van. A kétfajta periodicitás megjelenik a plazmajelenségekben SKR= Saturn Kilometric Radiation 29

30 A MAGNETODISZK -a gyors forgás miatti centrifugális erő, a mágneses tér ellenhatása és a plazma nyomása alakítja ki - az alulról fúvó napszél meghajlítja a magnetodiszket: bowl-shape 30

31 A MAGNETODISZKET ALAKÍTÓ GYŰRŰÁRAM KÉPE 31

32 A Saturnusz éjszakai oldalán az elnyúló magnetodiszk mágneses tere sugárirányú. A diszk közepén a legsűrűbb a plazma Khurana et al. (2009), J. Geophys. Res Establishes connection between the locations of peak electron densities and where B_r=0 32

33 MODEL A MAGNETODISK VISELKEDÉSÉRE Jia and Kivelson (2012), JGR Kettős ionoszferikus forrás: Southern source: 10.8 h period Northern source: 10.6 h period 33

34 PLAZMAÁRAMLÁS 34

35 A MÉRT SEBESSÉGEK 35

36 A BOLYGÓKÖZI TÉR ERŐVONALAINAK ÁTHALADÁSA SPECIÁLIS PLAZMASTRUKTÚRÁT EREDMÉNYEZ: A CSÓVÁT. E TÉRSÉGBEN ELLENTÉTES IRÁNYBA MUTATÓ MÁGNESES ERŐVONALAK ALALKULNAK KI, EZT SZÜKSÉGSZERŰEN EGY ÁRAMLEPEL VÁLASZTJA EL. A CSÓVA z x A FENTI KOORDINÁTA RENDSZERBEN A TÉR LEÍRHATÓ B x =B o B x =B o z/l B x =-B o ha L>z>-L ha z<-l ha z>l vagy: B x =B o tanh(z/l) Ekkor J y ~B o sech 2 (z/l) L az áramlepel vastagsága 36

37 A PLAZMA MOZGÁSA A MÁGNESES REKONNEKCIÓ AZ ENERGIAMÉRLEG A REKONNEKCIÓ EREDMÉNYEKÉPP A PLAZMA MÁGNESES ENERGIÁJA KINETIKUS ENERGIÁVÁ ALAKUL. EZ LEJÁTSZÓKIS MIND A FÖLDI CSÓVÁBAN, MIND A NAP ANYAGKILÖVELLÉSEI ESETÉBEN. 37

38 Plazmoid a csóvában 38

39 TITÁN FLYBY 39

40 TITÁN FLYBY 40

41 A TITÁN MÁGNESES MEMÓRIÁJA 41

Hasonló dokumentumok

A NEM MÁGNESES BOLYGÓK MAGNETOSZFÉRÁJA

A NEM MÁGNESES BOLYGÓK MAGNETOSZFÉRÁJA A NAPSZÉL ÉS AZ AKADÁLY SEMATIKUS KÖLCSONHATÁSA A BOLYGÓK MAGNETOSZFÉRÁJA AZ ÉGITESTEK AKADÁLYT JELENTENEK A SZUPERSZÓNIKUSAN ÁRAMLÓ NAPSZÉLBEN. A KÖLCSÖNHATÁS JELLEGE