Недавние наблюдения мощного магнитного поля Юпитера космическим аппаратом NASA Juno выявили ранее не описанный вид плазменных волн, которые, похоже, противоречат нашему нынешнему пониманию планетарных магнитосфер.
В новой [статье](https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/fn63-qmb7), опубликованной в журнале Physical Review Letters, представлено убедительное объяснение этих интригующих явлений. Предполагается, что они образуют один класс плазменных волн и преобразуются в совершенно другой вид.
Подобно своим «собратьям» в океане — водным волнам, плазменные волны — это рябь или колебания, распространяющиеся по «морю» заряженных частиц в магнитосфере планеты.
Они традиционно делятся на две категории:
* быстрые высокочастотные колебания отрицательно заряженных электронов, известные как волны Ленгмюра;
* более низкие и медленные колебания относительно тяжёлых ионов (атомов, лишённых одного или нескольких электронов), известные как альфвеновские волны.
Электроны, создающие высокочастотные волны Ленгмюра, колеблются параллельно линиям магнитного поля Юпитера. Это планетарное магнитосферное приближение звуковых волн, исходящих от колеблющейся гитарной струны.
Ионы ведут себя совершенно иначе. Вместо того чтобы быть частью свободно плавающего «моря» электрически заряженной плазмы, положительно заряженные ионы остаются привязанными к мощным линиям магнитного поля Юпитера, вращаясь вокруг них с фиксированной скоростью, известной как гирочастота. Эта скорость устанавливает [верхний предел](https://phys.org/tags/upper+limit/) частоты альфвеновских волн.
Результаты, полученные с помощью Juno, стирают грань между этими двумя явлениями. Данные показывают, что на высоких северных широтах Юпитера, где магнитное поле Юпитера ослабевает до 40 раз по сравнению с магнитным полем Земли, плазменные частоты были намного ниже ионной гирочастоты, что противоположно тому, что обычно наблюдается.
Чтобы пролить свет на эти аномальные показания, группа исследователей под руководством Роберта Лисака из Университета Миннесоты определила потенциальный механизм, с помощью которого большое количество альфвеновских волн может переходить в волны Ленгмюра.
Изучая данные с Juno, когда его затухающая орбита приближалась к северным широтам Юпитера (и его окончательное погружение в плотную атмосферу планеты), исследователи сравнили взаимосвязь между частотой плазменных волн и их волновым числом. Чем дальше на север продвигался космический аппарат, тем меньшую плотность магнитосферы он измерял, что также соответствовало более низкой концентрации электронов.
Лисак и его команда предполагают, что в этих весьма необычных условиях магнитосферы вблизи северного полюса Юпитера существует потенциальный путь для преобразования большого количества альфвеновских волн в волны Ленгмюра.
Эта метаморфоза может быть катализирована, по их предположению, другим необычным явлением, ранее наблюдавшимся Juno в 2016 году: мощными восходящими потоками электронов с энергией, приближающейся к 100 тысячам электронвольт.
Исследователи отмечают, что их результаты «… указывают на существование нового типа режима плазменных волн, возникающего в необычных условиях высокой напряжённости магнитного поля и низкой плотности плазмы на [высоких широтах](https://phys.org/tags/high+latitudes/) и на низких высотах в магнитосфере Юпитера».
© 2025 Science X Network
More from [Astronomy and Astrophysics](https://www.physicsforums.com/forums/astronomy-and-astrophysics.71/)