Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Поверхность изменения магнитной полярности
Surface of magnetic polarity change
Гелиосферный или межпланетный лист тока — это поверхность, разделяющая области гелиосферы, где межпланетное магнитное поле направлено к Солнцу и от него. Внутри этой поверхности протекает небольшой электрический ток с плотностью тока около 10−10 А/м², формируя лист тока, локализованный на этой поверхности. Форма листа тока обусловлена влиянием вращающегося магнитного поля Солнца на плазму в межпланетной среде. Толщина листа тока составляет около [значение толщины] вблизи орбиты Земли.
The heliospheric current sheet, or interplanetary current sheet, is a surface separating regions of the heliosphere where the interplanetary magnetic field points toward and away from the Sun. A small electrical current with a current density of about 10−10 A/m2 flows within this surface, forming a current sheet confined to this surface. The shape of the current sheet results from the influence of the Sun's rotating magnetic field on the plasma in the interplanetary medium. The thickness of the current sheet is about near the orbit of the Earth.
Форма юбки балерины
Когда Солнце вращается, его магнитное поле скручивается в архимедову спираль по мере его распространения через Солнечную систему. Это явление часто называют спиралью Паркера, в честь работы Юджина Паркера, предсказавшего структуру межпланетного магнитного поля. Спиральная природа гелиосферного магнитного поля была отмечена ранее Ханнесом Альфвеном, на основе структуры кометных хвостов. Влияние этого спирального магнитного поля на межпланетную среду (солнечный ветер) создает самую крупномасштабную структуру в Солнечной системе – гелиосферный токовый лист. Спиральное магнитное поле Паркера разделено на две части токовым листом – математической моделью, впервые разработанной в начале 1970-х годов Шаттеном. Он приобретает волнистую спиральную форму, которую сравнивают с юбкой балерины. Волнистость токового листа обусловлена углом наклона оси дипольного магнитного поля к оси вращения Солнца и отклонениями от идеального дипольного поля. В отличие от привычной формы поля, создаваемого стержневым магнитом, расширенное поле Солнца скручивается в арифметическую спираль под магнитогидродинамическим воздействием солнечного ветра. Солнечный ветер распространяется от Солнца со скоростью от 200 до 800 км/с, но отдельный поток солнечного ветра, исходящий из конкретной области на поверхности Солнца, вращается вместе с вращением Солнца, образуя спиральный узор в пространстве. Причину этой спиральной формы, напоминающей юбку балерины, иногда называют «эффектом садового дождевателя» или «эффектом садового шланга», поскольку она аналогична газоновому дождевателю с вращающейся насадкой, движущейся вверх и вниз; струя воды представляет собой солнечный ветер. Однако, в отличие от струи из дождевателя, солнечный ветер связан с магнитным полем посредством МГД-эффектов, поэтому линии магнитного поля связаны с веществом в потоке и принимают арифметическую спиральную форму. Спиральная форма спирали Паркера изменяет форму магнитного поля Солнца во внешней Солнечной системе: на расстоянии более 10–20 астрономических единиц от Солнца магнитное поле становится почти тороидальным (направленным вокруг экватора Солнца), а не полоидальным (направленным от Северного к Южному полюсу, как у стержневого магнита) или радиальным (направленным наружу или внутрь, как можно было бы ожидать от потока солнечного ветра, если бы Солнце не вращалось). Спиральная форма также значительно усиливает напряженность солнечного магнитного поля во внешней Солнечной системе. Спираль Паркера может быть ответственна за дифференциальное вращение Солнца, при котором полюса Солнца вращаются медленнее (с периодом вращения около 35 дней), чем экватор (с периодом вращения около 27 дней). Солнечный ветер направляется магнитным полем Солнца и, следовательно, в основном исходит из полярных областей Солнца; индуцированная спиральная форма поля создает тормозящий момент на полюсах из-за силы магнитного натяжения. Во время солнечного максимума все магнитное поле Солнца меняет свою полярность, чередуя полярность поля в каждом солнечном цикле.
As the Sun rotates, its magnetic field twists into an Archimedean spiral, as it extends through the Solar System. This phenomenon is often called the Parker spiral, after Eugene Parker's work that predicted the structure of the interplanetary magnetic field. The spiral nature of the heliospheric magnetic field was noted earlier by Hannes Alfvén, based on the structure of comet tails. The influence of this spiral shaped magnetic field on the interplanetary medium (solar wind) creates the largest structure in the Solar System, the heliospheric current sheet. Parker's spiral magnetic field was divided in two by a current sheet, a mathematical model first developed in the early 1970s by Schatten. It warps into a wavy spiral shape that has been likened to a ballerina's skirt. The waviness of the current sheet is due to the magnetic field dipole axis' tilt angle to the solar rotation axis and variations from an ideal dipole field. Unlike the familiar shape of the field from a bar magnet, the Sun's extended field is twisted into an arithmetic spiral by the magnetohydrodynamic influence of the solar wind. The solar wind travels outward from the Sun at a rate of 200 800km/s, but an individual jet of solar wind from a particular feature on the Sun's surface rotates with the solar rotation, making a spiral pattern in space. The cause of this ballerina spiral shape has sometimes been called the "garden sprinkler effect" or "garden hose effect", because it is likened to a lawn sprinkler with nozzle that moves up and down while it spins; the stream of water represents the solar wind. Unlike the jet from a sprinkler, however, the solar wind is tied to the magnetic field by MHD effects, so that magnetic field lines are tied to the material in the jet and take on an arithmetic spiral shape. The Parker spiral shape of the solar wind changes the shape of the Sun's magnetic field in the outer Solar System: beyond about 10–20 astronomical units from the Sun, the magnetic field is nearly toroidal (pointed around the equator of the Sun) rather than poloidal (pointed from the North to the South pole, as in a bar magnet) or radial (pointed outward or inward, as might be expected from the flow of the solar wind if the Sun were not rotating). The spiral shape also greatly amplifies the strength of the solar magnetic field in the outer Solar System. The Parker spiral may be responsible for the differential solar rotation, in which the Sun's poles rotate more slowly (about a 35 day rotation period) than the equator (about a 27 day rotation period). The solar wind is guided by the Sun's magnetic field and hence largely emanates from the polar regions of the Sun; the induced spiral shape of the field causes a drag torque on the poles due to the magnetic tension force. During solar maximum the entire magnetic field of the Sun flips, thus alternating the polarity of the field every solar cycle.
Магнитное поле
Гелиосферный токовый лист вращается вместе с Солнцем с периодом около 25 дней, в течение которого гребни и впадины листа проходят через магнитосферу Земли, взаимодействуя с ней. Вблизи поверхности Солнца магнитное поле, создаваемое радиальным электрическим током в листе, составляет около 5. Ханнес Альфвен и Пер Карлквист предполагают существование галактического токового листа, аналога гелиосферного токового листа, с расчетным галактическим током от 10¹⁷ до 10¹⁹ ампер, который может протекать в плоскости симметрии галактики.
The heliospheric current sheet rotates along with the Sun with a period of about 25 days, during which time the peaks and troughs of the skirt pass through the Earth's magnetosphere, interacting with it. Near the surface of the Sun, the magnetic field produced by the radial electric current in the sheet is of the order of 5. Hannes Alfvén and Per Carlqvist speculate on the existence of a galactic current sheet, a counterpart of the heliospheric current sheet, with an estimated galactic current of 1017 to 1019 amperes, that might flow in the plane of symmetry of the galaxy.