Novinky
Nejlepší vědecké výsledky za rok 2010: Numerické modelování magnetosféry planety Merkur
Rada Astronomického ústavu vybrala pět nejvýznamnějších vědeckých výsledků za rok 2010 publikovaných v odborných časopisech. Dnes představujeme práci RNDr. Pavla Trávníčka, CSc. ze Slunečního oddělení o modelování magnetosféry planety Merkur.
Název vědecké práce:
Numerické modelování magnetosféry planety Merkur
Stručný popis:
Planeta Merkur byla poprvé pozorována z těsné blízkosti americkou sondou Mariner 10 v polovině sedmdesátých let minulého století. V současné době se chystá navedení sondy MESSENGER na oběžnou dráhu planety. Náš tým provedl několik simulací interakce planety Merkur s tokem slunečního větru pro podmínky podobné jako během prvního a druhého průletu meziplanetární sondy MESSENGER okolo planety. Během prvního průletu bylo meziplanetární magnetické pole orientováno převážně severním směrem. Naopak během druhého průletu bylo orientováno směrem jižním. Ukazuje se, že tato změna v orientaci má významný vliv na tloušťku proudové vrstvy nacházející se v části magnetosféry za planetou. V druhém případě jižně orientovaného meziplanetárního pole je tato oblast mnohem tenčí. To má za následek zaškrcování magnetického pole a tvorbu tzv. plazmoidů - jakýchsi magneticky uzavřených bublin magnetosférického plazmatu. Tyto plazmoidy pozorujeme jak ve výsledcích z našeho numerického modelu, tak byly i pozorovány samotnou sondou MESSENGER během druhého průletu okolo planety.
Během obou průletů MESSENGER dále pozoroval drobné poklesy v hodnotě naměřeného magnetického pole v blízkosti planety. Výsledky našich simulací ukazují, že kolem planety se tvoří pás meziplanetární plazmy. Existence takového pásu by tyto poklesy magnetického pole mohla vysvětlit. Plasma má totiž schopnost "vytlačovat" či snižovat hodnotu magnetického pole. Hustota plazmy v pásu v našem numerickém experimentu odpovídá velikosti poklesů magnetického pole pozorovaných sondou MESSENGER. Věnovali jsme se studiu vlivu změny dynamického tlaku slunečního větru na vlastnosti tohoto pásu plazmatu a zjistili jsme, že při vyšším tlaku je tento pás mnohem tenčí a lokalizován blíže rovníkové rovině Merkuru. Provedli jsme vůbec první spekrální analýzu výsledků globalní simulace kdy jsme zkoumali šíření elektromagnetických vln, které se generuji v magnetoobálce planety. Zjistili jsme, že v prstoru za kvazikolmou rázovou vlnou se nacházejí dvě kvalitativně různé oblasti: u rázové vlny dominují tzv. zrcadlové vlny, zatimco blíže směrem k magnetopauze začínají převládat vlny cyklotronové, které se tvoří v tenké vrsvě magnetoobálky v okolí čela rázové vlny nejblíže Slunci odkud se pak šíří ve směru toku slunečního větru magnetoobálkou. Srovnání výsledků našich simulací s pozorováními sondy je uvedeno i v prestižním časopise Science.
Magnetosféra planety Merkur je několikanásobně menší, než magnetosféra planety Země, nicměně řada procesů v ní probíhajících je kvalitativně podobná těm, které probíhají v magnetosféře planety Země a tak nám jejich výzkum pomahá pochopit procesy, které například bezprostředně ovlivňují chod navigačních systémů umístěných na oběžné dráze Země.
Citace práce:
Trávníček, P. M. - D. Schriver, D. - Hellinger, P. - Herčík, D. - Anderson, B.J. - Sarantos, M. - Slavin, J.A.: Mercury's magnetosphere-solar wind interaction for northward and southward interplanetary magnetic field: Hybrid simulation results, Icarus, 209 (2010), Issue 1, Special Issue SI, pp. 11-22.
Slavin, J. A., B. J. Anderson, D. N. Baker, M. Benna, S. A. Boardsen, G. Gloeckler, R. E. Gold, G. C. Ho, H. Korth, S. M. Krimigis, R. L. McNutt, Jr., L. R. Nittler, J. M. Raines, M. Sarantos, D. Schriver, S. C. Solomon, R. D. Starr, P. M. Travnicek, T. H. Zurbuchen
(2010), MESSENGER observations of extreme loading and unloading of Mercury's magnetic tail, Science, 329, Issue 5992, pp. 665-668.