Outer Magnetospheric Boundaries: Cluster Results

هنگامی که جریان پلاسمای ساطع شده از خورشید (باد خورشیدی) با میدان مغناطیسی زمین برخورد می کند، سرعت آن کاهش می یابد و در اطراف آن جریان می یابد و حفره ای به نام مگنتوسفر را پشت سر می گذارد. مگنتوپاوز سطحی است که باد خورشیدی را در خارج از میدان مغناطیسی زمین در داخل جدا می کند. از آنجایی که باد خورشیدی با سرعت مافوق صوت حرکت می کند، یک شوک کمانی باید جلوتر از مگنتوپوز ایجاد شود که باعث کاهش سرعت باد خورشیدی به سرعت مافوق صوت می شود. مگنتوپوز، شوک کمانی و محیط اطراف آنها سرشار از فرآیندهای هیجان انگیز در پلاسمای بدون برخورد هستند، مانند تشکیل شوک، اتصال مجدد مغناطیسی، شتاب ذرات و برهمکنش های موج-ذره. آنها در نوع خود جالب هستند، به عنوان بخشی از محیط زیست زمین، اما همچنین به این دلیل که نمونه های اولیه ساختارها و پدیده های مشابهی هستند که در همه جا در جهان وجود دارند و دارای مزیت منحصر به فردی هستند که به اندازه گیری های درجا قابل دسترسی هستند. مرزهای مگنتوسفر از ابتدای عصر فضا هدف اندازه گیری مستقیم در محل بوده است. اما از آنجایی که آنها دائماً در حال حرکت هستند، جهت خود را تغییر می‌دهند و در حال تکامل هستند، تفسیر اندازه‌گیری‌های تک فضاپیما با ناتوانی اساسی یک ناظر منفرد در تشخیص بدون ابهام تغییرات مکانی از زمانی مواجه شده است. بنابراین مرزها یک هدف اصلی برای مطالعه توسط ناوگان فضایی نزدیک به فاصله هستند. بنابراین ماموریت خوشه با چهار فضاپیمای خود در یک پیکربندی سه بعدی در فواصل جدایی متغیر، نشان دهنده یک گام بزرگ به جلو است. جلد بیستم حاضر از سری علوم فضایی ISSI اولین ترکیبی از نتایج جدید هیجان انگیز به دست آمده در چند سال اول ماموریت خوشه را نشان می دهد.

When the stream of plasma emitted from the Sun (the solar wind) encounters Earth's magnetic field, it slows down and flows around it, leaving behind a cavity, the magnetosphere. The magnetopause is the surface that separates the solar wind on the outside from the Earth's magnetic field on the inside. Because the solar wind moves at supersonic speed, a bow shock must form ahead of the magnetopause that acts to slow the solar wind to subsonic speeds. Magnetopause, bow shock and their environs are rich in exciting processes in collisionless plasmas, such as shock formation, magnetic reconnection, particle acceleration and wave-particle interactions. They are interesting in their own right, as part of Earth's environment, but also because they are prototypes of similar structures and phenomena that are ubiquitous in the universe, having the unique advantage that they are accessible to in situ measurements. The boundaries of the magnetosphere have been the target of direct in-situ measurements since the beginning of the space age. But because they are constantly moving, changing their orientation, and undergoing evolution, the interpretation of single-spacecraft measurements has been plagued by the fundamental inability of a single observer to unambiguously distinguish spatial from temporal changes. The boundaries are thus a prime target for the study by a closely spaced fleet of spacecraft. Thus the Cluster mission, with its four spacecraft in a three-dimensional configuration at variable separation distances, represents a giant step forward. The present 20th volume of the ISSI Space Science Series represents the first synthesis of the exciting new results obtained in the first few years of the Cluster mission.