Naukowcy odkryli, że sonda kosmiczna Juno krążąca wokół Jowisza często napotyka gigantyczne fale wirowe na granicy między wiatrem słonecznym a magnetosferą Jowisza. Fale te odgrywają istotną rolę w procesie przenoszenia energii i masy z wiatru słonecznego, strumienia naładowanych cząstek emitowanych przez Słońce, do środowisk planetarnych.
Zjawiska, które napotyka Juno, to fale Kelvina-Helmholtza. Pojawiają się one na granicy między dwoma obszarami w przestrzeni, między którymi istnieje duża różnica prędkości. Wtedy na styku tych obszarów mogą powstawać fale wirowe i wiry.
Fale Kelvina-Helmholtza nie zawsze są widoczne gołym okiem. Na Ziemi możemy je dostrzec, np., na brzegu chmury typu fluctus lub poczuć lecąc samolotem podczas turbulencji czystego nieba (ang. Clear-Air Turbulence, CAT), które, jak zostało niedawno wykazane w badaniu japońskich naukowców, powstają podczas załamania się fali Kelvina-Helmholtza.
Na zdjęciu: Chmura typu fluctus nad hiszpańską wyspą Mallorca. Autor: Harold Litwiler. Źródło: Wikimedia Commons.
W przypadku Jowisza, fale Kelvina-Helmholtza powstają w miejscu, które oddziela pole magnetyczne planety od wiatru słonecznego, znane jako magnetopauza. Te fale Kelvina-Helmholtza nie są widoczne gołym okiem, ale można je wykryć za pomocą instrumentów do detekcji plazmy i pól magnetycznych w kosmosie. (Plazma to powszechnie występujący w kosmosie stan materii składający się z naładowanych cząstek, jonów i elektronów.)
Na ilustracji: Niestabilności Kelvina-Helmholtza, gigantycznych fal wirowych, na granicy między magnetosferą Jowisza a wiatrem słonecznym, który wypełnia przestrzeń międzyplanetarną. Źródło: UCAR/Zhang, et.al.
Niestabilności Kelvina-Helmholtza to proces fizyczny, który zachodzi, gdy wiatry słoneczne i gwiazdowe oddziałują z planetarnymi polami magnetycznymi w całym Układzie Słonecznym i we Wszechświecie. Juno obserwowała te fale podczas wielu swoich orbit, dostarczając rozstrzygających dowodów na to, że niestabilności Kelvina-Helmholtza odgrywają aktywną rolę w interakcji między wiatrem słonecznym a Jowiszem. Ta interakcja jest ważna, ponieważ może przenosić plazmę i energię przez magnetopauzę do magnetosfery Jowisza, napędzając aktywność w tym układzie.
Więcej informacji:
- Publikacja „Investigating the Occurrence of Kelvin-Helmholtz Instabilities at Jupiter's Dawn Magnetopause” J. Montgomery i in., Geophysical Research Letters (2023) DOI: 10.1029/2023GL102921
- Publikacja „Clear Air Turbulence Resolved by Numerical Weather Prediction Model Validated by Onboard and Virtual Flight Data”, R. Yoshimura i in., (2023) Gophysical Research Letters, DOI: 10.1029/2022GL101286
Opracowanie: Joanna Molenda-Żakowicz
Na ilustracji: Sonda NASA Juno nad południowym biegunem Jowisza. Źródło: NASA/JPL-Caltech.
