Солнечные вспышки и различные формы космической погоды могут вызвать серьезные сбои в космических полетах и спутниковой связи. Однако усилия ученых по поиску решения этой проблемы сталкиваются с большими сложностями, из-за того, что лабораторные эксперименты на Земле подвержены гравитации, что приводит к результатам, сильно отличающимся от условий в космосе.
Недавнее исследование, проведенное физиками из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA), может, наконец, найти решение этой проблемы, что может стать важным шагом на пути к защите людей и оборудования во время космических миссий и поддержанию надлежащего функционирования спутников. Выводы исследователей были недавно опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Исследователи Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе эффективно воспроизвели тип гравитации, который существует на звездах и других планетах или вблизи них, внутри стеклянной сферы диаметром 3 сантиметра. Для этого они использовали звуковые волны для создания сферического гравитационного поля и создания конвекции плазмы — процесса, при котором газ охлаждается по мере приближения к поверхности тела, а затем снова нагревается и снова поднимается вверх по мере приближения к ядру — создавая поток жидкости, который в свою очередь генерирует магнитный ток.
Достижение может помочь ученым преодолеть ограничивающую роль гравитации в экспериментах, предназначенных для моделирования конвекции, происходящей в звездах и других планетах.
В ходе своей работы ученые из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе использовали микроволны для нагрева газообразной серы до 5000 градусов по Фаренгейту внутри стеклянной сферы. Звуковые волны внутри шара действовали подобно силе тяжести, ограничивая движение горячего слабоионизированного газа, известного как плазма, по шаблонам, напоминающим токи плазмы в звездах.
Исследователи обнаружили, что горячий яркий газ возле внешней половины сферы также двигался наружу к стенкам сферы. Сильная постоянная гравитация вызвала турбулентность, похожую на ту, что наблюдается у поверхности Солнца. Во внутренней половине сферы акустическая гравитация изменила направление и была направлена наружу, в результате чего горячий газ опустился к центру. В эксперименте акустическая гравитация естественным образом удерживала самую горячую плазму в центре сферы, где она также встречается в звездах.
Способность контролировать и манипулировать плазмой таким образом, чтобы отражать солнечную и планетарную конвекцию, поможет исследователям понять и предсказать, как солнечная погода влияет на космические корабли и системы спутниковой связи. В прошлом году, например, солнечная буря вывела из строя 40 спутников SpaceX.
Группа планирует увеличить масштаб эксперимента, чтобы лучше воспроизвести условия, которые они изучают, и чтобы они могли наблюдать явление более подробно и в течение более длительных периодов времени.
