Reconectare magnetică

Secțiune transversală a patru domenii magnetice aflate în reconectare. Doi separatori împart spațiul în patru domenii magnetice cu un separator în centrul figurii. Liniile de curgere (și plasma asociată) curg central de deasupra și de dedesubtul separatorului, se reconectează și apoi izvorăsc orizontal. Odată început, procesul se desfășoară la viteze foarte mari.

Reconectarea magnetică este un proces fizic care are loc în plasme puternic conductive, în care topologia magnetică este rearanjată și energia magnetică este convertită în energie cinetică , energie termică și accelerare a particulelor. Scara de timp la care apare fenomenul este intermediară între cea destul de lentă a difuziei câmpului magnetic și cea mult mai rapidă a undelor Alfvén .

Descriere

În procesul de reconectare, liniile de câmp magnetic ale domeniilor magnetice (definite de conectivitatea liniilor de câmp) se sudează împreună, schimbând secvențele de conectivitate în raport cu sursele lor. Poate fi considerat ca o încălcare a legii (neriguroase) a conservării fizicii plasmei , numită Teorema lui Alfvén , și poate concentra energia mecanică sau magnetică atât în spațiu, cât și în timp.

Flăcările solare , cele mai mari explozii din sistemul solar , ar putea fi legate de reconectarea sistemelor mari de flux magnetic pe Soare; eliberează în câteva minute energia care a fost stocată în câmpul magnetic pe perioade de ore sau zile.

Efectul cel mai vizibil al reconectării magnetice este, fără îndoială, aurora polară , deoarece magnetosfera pământului funcționează ca un scut, protejând Pământul de impactul direct al particulelor încărcate (plasmă) care alcătuiesc vântul solar. Ca primă aproximare, aceste particule „alunecă” de-a lungul marginii exterioare a magnetosferei ( magnetopauză ) și trec dincolo de Pământ. În realitate, datorită reconectării magnetice, plasma vântului solar poate pătrunde în interiorul magnetosferei și, după procese complexe de accelerație, interacționează cu ionosfera terestră, depunând cantități imense de protoni și electroni în atmosfera superioară și dând naștere, în astfel, la fenomenul aurorelor.

Cel mai comun tip de reconectare magnetică este separatorul de reconectare , în care patru domenii magnetice distincte schimbă temporar liniile magnetice, inversându-le aleatoriu.

Cauze și efecte

Această teorie se referă la inducțiile curenților electrici din coroană de către câmpul magnetic solar. Acești curenți s-ar prăbuși imediat, eliberând energie sub formă de căldură și valuri în coroană. Acest proces se numește „reconectare” datorită comportamentului particular al câmpurilor magnetice din plasmă (sau în orice fluid conductiv, cum ar fi mercurul sau apa de mare). Într-o plasmă, liniile câmpului magnetic sunt în mod normal conectate la elemente ale materiei, astfel încât topologia câmpului magnetic rămâne aceeași: dacă o anumită pereche de poli magnetici nord și sud sunt conectați printr-o linie de câmp, atunci chiar dacă plasma sau magneții se mișcă, linia de câmp va continua să conecteze acei poli. Conexiunea este menținută de curenții electrici induși în plasmă. În anumite condiții, acești curenți se pot prăbuși, permițând câmpului magnetic să se „reconecteze” la alți poli magnetici și să elibereze energie sub formă de căldură și valuri.

Reconectarea magnetică este fenomenul care provoacă rachete solare, cele mai mari explozii din sistemul solar. În plus, suprafața soarelui este acoperită cu milioane de mici regiuni magnetizate de 50-1.000 km care se mișcă constant sub efectul granulației. Câmpul magnetic din coroană ar trebui să fie supus reconectărilor constante pentru a acomoda mișcarea acestui „covor magnetic”, iar energia eliberată prin acest proces este candidată ca sursă de căldură a coroanei, probabil sub forma „microflare”, fiecare dintre care ar produce o contribuție de energie.

Această teorie a fost susținută de Eugene Parker în anii 1980, dar este încă controversată. În special, telescoapele TRACE și EIT ( SOHO ) sunt capabile să observe microflari unici ca luminozități mici în lumina ultravioletă și prea puțini au fost detectați pentru a explica energia coroanei. O porțiune a acestuia ar putea fi sub formă de unde sau dintr-un proces de reconectare magnetică atât de gradat încât furnizează continuu energie și nu poate fi detectat de telescoape. În prezent se efectuează cercetări asupra variantelor acestei teorii ca ipoteze despre alte cauze ale stresului câmpului magnetic sau ale producției de energie.