Плазмосфера
Плазмосфера, або внутрішня магнітосфера, — це область магнітосфери Землі, що складається з низькоенергетичної (холодної) плазми. Вона розташована над іоносферою. Зовнішня межа плазмосфери відома як плазмопауза, яка визначається падінням густини плазми на порядок. У 1963 році американський вчений Дональд Карпентер[ar] та радянський астроном Костянтин Грінгауз[ru] довели існування плазмосфери та плазмопаузи на основі аналізу даних наддовгохвильових вістлерів[en]. Традиційно плазмосферу розглядають як спокійну холодну плазму, яка обертається разом із Землею, а її рух частинок повністю зумовлений магнітним полем Землі.
Плазмосферу відкрили в результаті вивчення вістлерів[en] — природних явищ, спричинених радіохвилями дуже низької частоти. Вістлери вперше почули радисти у 1890-х роках[1]. Британський вчений Ллевелін Роберт Овен Сторі[en] у своїй докторській дисертації 1953 року показав, що вістлери генеруються блискавками[1][2]. Приблизно в той же час Сторі висунув гіпотезу, що існування вістлерів означає присутність плазми в атмосфері Землі[1][2]. На основі цього він припустив, хоч і не зміг остаточно довести існування плазмосфери[2]. У 1963 році американський вчений Дональд Карпентер[ar] і радянський астроном Костянтин Грінгауз[ru] незалежно один від одного, експериментально довели існування плазмосфери та плазмопаузи, спираючись на ідеї Сторі. Грінгауз при цьому використовував дані космічного апарата «Луна-2»[1].
У 1965 році Сторі та французький вчений М. П. Обрі працювали над FR-1[en], французьким науковим супутником, оснащеним приладами для вимірювання низькочастотних електромагнітних хвиль та місцевої електронної густини плазми. Дослідження низькочастотних хвиль та електронної густини Обрі та Сторі за даними FR-1 додатково підтвердили їхні теоретичні моделі: низькочастотні хвилі в іоносфері час від часу проходили через тонкий шар плазми в магнітосферу, перпендикулярно до напрямку магнітного поля Землі[3]:1181[4]. Протягом 1970-х років Сторі продовжував вивчати низькочастотні хвилі, використовуючи дані, зібрані FR-1[2]. Дані, отримані з низькочастотного приймача на супутнику OV3-3[en], запущеному 4 серпня 1966 року, визначили розташування плазмопаузи[5].
У 2014 році супутникові спостереження місії THEMIS[en] показали, що можуть утворюватися нерівномірності густини[6][7]. Також було показано, що плазмосфера не завжди обертається разом із Землею. Плазма магнітосфери має багато різних рівнів температури та концентрації. Найхолодніша магнітосферна плазма найчастіше знаходиться в плазмосфері. Однак плазму з плазмосфери можна виявити по всій магнітосфері, оскільки вона розноситься електричними та магнітними полями Землі. Дані, зібрані двома зондами Van Allen Probes[en], показали, що плазмосфера також обмежує високоенергетичні ультрарелятивістські електрони космічного та сонячного походження, які не можуть досягти низьких земних орбіт та поверхні планети[8][9].
- ↑ а б в г Gallagher, D. L. (27 травня 2015). Discovering the Plasmasphere. Space Plasma Physics. Huntsville, AL: NASA Marshall Space Flight Center. Процитовано 1 грудня 2020.
- ↑ а б в г Owen Storey. Engineering and Technology History Wiki. 29 січня 2019. Процитовано 1 грудня 2020.
- ↑ Aubry, M. P. (1968). Some results of the FR-1 satellite experiment on the VLF wave field in the zone close to the transmitter. Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics. 30 (6): 1161—1182. Bibcode:1968JATP...30.1161A. doi:10.1016/S0021-9169(68)80005-4.
- ↑ Storey, Llewelyn Robert Owen (1967). Preliminary results on VLF propagation in the lower magnetosphere obtained by the FR 1 satellite. Space Research. Amsterdam: North Holland Publishing Co. (7): 588—603.
- ↑ S. R. LaValle; D. D. Elliott (1 квітня 1972). Observations of SAR arcs from OV1-10. Journal of Geophysical Research. 77 (10): 1802—1809. Bibcode:1972JGR....77.1802L. doi:10.1029/JA077i010p01802.
- ↑ Karen C. Fox (6 березня 2014). NASA's THEMIS Discovers New Process that Protects Earth from Space Weather. www.nasa.gov. NASA. Процитовано 11 квітня 2017.
- ↑ B. M. Walsh; J. C. Foster; P. J. Erickson (7 березня 2014). Simultaneous Ground- and Space-Based Observations of the Plasmaspheric Plume and Reconnection (PDF). Science. 343 (6175): 1122—5. Bibcode:2014Sci...343.1122W. doi:10.1126/science.1247212. PMID 24604196.
- ↑ Star Trek-like invisible shield protects Earth from 'killer electrons' - Los Angeles Times. Los Angeles Times. 27 листопада 2014.
- ↑ Plasma shield.
- Carpenter, D. L., Whistler evidence of a 'knee' in the magnetospheric ionization density profile, J. Geophys. Res., 68, 1675—1682, 1963.
- Nishida, A., Formation of plasmapause, or magnetospheric plasma knee, by combined action of magnetospheric convections and plasma escape from the tail, J. Geophys. Res., 71, 5669, 1966.
- Sandel, B. R., et al., Extreme ultraviolet imager observations of the structure and dynamics of the plasmasphere, Space Sci. Rev., 109, 25, 2003.