Модель гелиосферы с диссипацией магнитного поля приблизила расчёты к данным «Вояджеров»
Учёные ИКИ РАН, ВШЭ и Бостонского университета добавили в модель гелиосферы затухание магнитного поля; расчёт лучше согласуется с измерениями «Вояджеров».
Исследователи из Института космических исследований РАН (ИКИ РАН), НИУ ВШЭ и Бостонского университета усовершенствовали глобальную модель гелиосферы, добавив механизм диссипации магнитной энергии. По сообщению «Поиска», это позволило лучше согласовать расчёты с измерениями «Вояджера-1» и «Вояджера-2» (NASA) poisknews.ru
Поискpoisknews.ruОткрыть источник ↗. Работа опубликована в журнале Advances in Space Research.
Где классические модели расходятся с «Вояджерами»
Примерно в 80–90 а.е. от Солнца сверхзвуковой солнечный ветер тормозится на гелиосферной ударной волне. За ней лежит внутренний ударный слой — область сжатой и разогретой плазмы, которая заканчивается гелиопаузой. «Вояджеры» прошли ударную волну на 94 и 84 а.е., а гелиопаузу пересекли в 2012 и 2018 годах на 122 и 119 а.е. соответственно.
Классические модели с «вмороженным» в плазму полем предсказывают перед гелиопаузой магнитную «стену» и резкое падение плотности плазмы. Приборы «Вояджеров» показывают плавный рост поля и отсутствие вытеснения плазмы. Одни модели считают поле одной полярности и тем самым запрещают ему диссипировать. Другие учитывают токовый слой, но теряют поле из-за ограниченного разрешения расчётной сетки, то есть из-за численной, а не физической диссипации.
Что добавили и что изменилось
Авторы ввели в уравнение эволюции поля феноменологическое слагаемое: во внутреннем ударном слое поле медленно затухает с характерным временем τ, а потерянная магнитная энергия переходит в тепло плазмы. Время τ подбирали по данным «Вояджеров»; лучше всего подошло значение около шести лет poisknews.ru
Поискpoisknews.ruОткрыть источник ↗.
По данным авторов, магнитное давление в слое снижается, а характер его роста близок к измеренному магнитометрами обоих аппаратов. Плотность плазмы перед гелиопаузой растёт плавно, как в данных «Вояджера-2». Ударная волна смещается от Солнца примерно на 5 а.е., а внутренний ударный слой становится тоньше примерно на 3 а.е..
Проблемы остаются. Модель по-прежнему даёт более толстый ударный слой, чем следует из наблюдений, а расчётная скорость плазмы заметно расходится с измерениями «Вояджера-2». В модели энергия рассеивается равномерно по всему слою с одним временем. Дальше авторы планируют учесть расстояние между складками гелиосферного токового слоя и изменение топологии поля при пересоединении.
