Полвека назад автоматическая межпланетная станция «Вояджер-2» посетила Уран, сняв его поверхность и измерив магнитное поле планеты. В отличие от большинства планет Солнечной системы, магнитная ось Урана наклонена примерно на 60° к его оси вращения. Эта особенность создает асимметричное магнитное поле, сила которого варьируется. Чтобы разобраться с причинами этой магнитной аномалии, НАСА планирует отправить к Урану амбициозную исследовательскую миссию, однако из-за секвестра бюджета ее запуск, вероятно, сдвинется на следующее десятилетие.

Недавно в журнале Geophysical Research Letters была опубликована статья ученых, которые попытались объяснить наклон магнитного поля планеты и другие его особенности методом компьютерного моделирования.

Планеты, обладающие магнитным полем, захватывают заряженные частицы из космоса, которые скапливаются вокруг планет и образуют так называемые радиационные пояса. «Вояджер-2» обнаружил у Урана подобный пояс, состоящий из протонов, однако его интенсивность оказалась примерно на два порядка ниже, чем ожидалась.

Обычно структура планетарного поля хорошо описывается дипольной моделью, однако на этот раз ученые решили использовать более сложную модель квадрупольного поля, чтобы имитировать магнитную асимметрию планеты. Они использовали алгоритм Бориса, который часто применяется для моделирования движения частиц в электромагнитном поле, чтобы описать траектории заряженных частиц в радиационном поясе Урана.

Новое моделирование показало, что заряженные частицы меняют скорость в разных точках своих орбит, в зависимости от того, пролетают они через слабые или сильные области асимметричного магнитного поля. Этот эффект проявляется только тогда, когда для описания магнитного поля используется квадрупольная модель. В областях с повышенной скоростью частиц, их плотность значительно уменьшается. Она может быть в пять раз ниже, чем в других регионах планеты. Это позволяет ученые предположить, что «Вояджер-2» пролетел через одну из областей с низкой плотностью частиц в радиационных поясах.

Эта гипотеза не объясняет полностью слабость радиационных поясов Урана, которую наблюдал «Вояджер-2», но позволяет взглянуть на проблему по-новому. Она дает новый механизм для продолжения теоретических исследований и представляет новые теоретические данные о строении магнитного поля планеты.

Ссылка: phys.org

Обсудить