Четыре космических аппарата оказались в нужное время в нужном месте и предоставили астрономам информацию, которой те ждали десятилетиями. Речь идёт о беспрецедентно подробном исследовании ударной волны в солнечном ветре. Добытые сведения помогут разобраться в процессах, влияющих на Землю, и катаклизмах далёкого космоса.

Достижение описано в научной статье, опубликованной в издании Journal of Geophysical Research: Space Physics.

Напомним, что солнечный ветер – это плазма, непрерывно истекающая из Солнца. Есть два типа солнечного ветра: медленный (около 400 километров в секунду) и быстрый (700–800 километров в секунду).

Кроме того, время от времени случаются выбросы корональной массы, когда звезда извергает миллиарды тонн раскалённого газа. Эти облака движутся стремительнее медленного, а иногда и быстрого солнечного ветра.

Когда поток быстрой плазмы движется сквозь более медленный, возникает ударная волна. Она называется бесстолкновительной, потому что частицы плазмы не сталкиваются друг с другом, зато они «пинают» друг друга с помощью электромагнитных полей.

Такие волны играют важную роль в жизни Солнечной системы. Они влияют на космические аппараты, участвуют в генерации магнитных бурь и так далее.

Кроме того, ударные волны в солнечном ветре – это доступная модель более масштабных катаклизмов, например, взрывов сверхновых.

Поэтому интерес астрономов к таким волнам понятен. Есть несколько способов их изучения. Один из них – буквально погрузить спутник в ударную волну и позволить его детекторам фиксировать свойства плазмы.

Такие исследования ведутся давно, но в большинстве случаев дело ограничивалось одним или двумя зондами. Измерений, выполненных одновременно во многих точках, мало. И во всех таких случаях аппараты находились в сотнях или тысячах километров друг от друга.

Всё изменилось 8 января 2018 года, когда межпланетная ударная волна настигла четыре аппарата миссии MMS. В этот момент они находились примерно в 20 километрах друг от друга. Аппаратура, измеряющая параметры плазмы шесть раз в секунду, предоставила беспрецедентную информацию об устройстве ударной волны.

В частности, исследователи зафиксировали в ударной волне мелкомасштабные нерегулярные структуры. Кроме того, учёные подтвердили корректность модели переноса энергии, построенной в 1980-х годах.

Анимация, представленная ниже, иллюстрирует поток ионов через приборы MMS. Более тёплые цвета соответствуют большей концентрации частиц.