Sciencemag.cz
Doporučujeme
Magnetosféra je zkroucena rotací Uranu do dlouhého vývrtkovitého tvaru táhnoucího se za planetou milionů kilometrů.
Američtí astrofyzici z Georgia Institute of Technology zjistili, že Uran má zvláštní magnetosféru, která se chová jako „přepínač“. Způsobuje to komplikovaná magnetická a rotační geometrie planety.
Magnetosféru má většina planet. Jde o plazmovou strukturu vytvořenou magnetickým polem planety. Magnetosféra ovládá tok nabitých částic z kosmu, proto je důležitá z hlediska ochrany biologických objektů před smrtícím kosmickým zářením. Magnetické pole Země sahá až sto tisíc kilometrů daleko od planety. Magnetická osa je prakticky stejná jako osa otáčení a neustálé bombardování elektricky nabitými částicemi uvolňovanými ze Slunce, které je známé jako „sluneční vítr“, ovlivňuje výsledný tvar magnetosféry. Na přivrácené straně ke Slunci je vlivem slunečního větru stlačená a na odvrácené straně protáhlá.
Na Zemi je magnetosféra obvykle v „zavřeném“ stavu, nabité částice solárního větru jsou směrovány pryč od Země. Může se však „otevřít“ v důsledku změn magnetického pole. Jde o fyzikální proces ve vysoce vodivém plazmatu, v němž se změní magnetická topologie. V plazmatu existují vlastní soubory magnetických polí, a pokud se magnetické siločáry uvnitř plazmatu dostanou blízko k siločárám jiného pole, celé uspořádání se změní a dostane se do jiné konfigurace. Energie magnetického pole se změní na teplo, kinetickou energii a urychlení částic, které jsou směrovány ven ve směru siločar. Je to podobný proces, jako když se vytváří solární výtrysky.
Změny magnetického uspořádání mohou v zemské magnetosféře nastat, třeba když solární vítr změní směr v důsledku sluneční bouře. Nové uspořádání může otevřít díru v ochranné magnetosféře a umožnit tak vysoce energetickým částicím vniknout do atmosféry. Jde o jeden z mechanismů, kterým vznikají nádherné polární záře, ale v důsledku kterého dochází také například ke zničení satelitů.
Zatímco uspořádání magnetosféry Země je relativně jednoduché, Uran má daleko složitější magnetickou a rotační geometrii, která vytváří dynamickou magnetosféru. Podle amerických fyziků je Uran geometrickou „noční můrou“. Magnetické pole Uranu je zvláštní tím, že jeho centrum se nenachází v centru planety, ale je vychýleno téměř 59° vzhledem k ose rotace planety. Je posunuto mimo střed směrem k jižnímu rotačnímu pólu o jednu třetinu poloměru planety. Pravděpodobně je vytvářeno pohybem v relativně mělkých hloubkách pod povrchem planety. Magnetosféra je zkroucena rotací Uranu do dlouhého vývrtkovitého tvaru táhnoucího se za planetou do vzdálenosti milionů kilometrů.
Aby mohli studovat vliv tohoto zvláštního uspořádání na magnetosféru Uranu, provedli američtí fyzici simulaci na základě dat ze sondy NASA Voyager 2. Sonda proletěla kolem této planety již před 30 lety a věrohodná data sbírala pouhých pět dní. Fyzici zjistili, že zkroucené magnetické pole asymetricky klesá v průběhu jedné otáčky planety, která trvá 17 hodin a 24 minut. To způsobuje rychlé rotační změny v intenzitě pole a jeho orientaci. Pokud zmagnetizovaný sluneční vítr potká toto zdeformované pole ve správném směru, může dojít k opětnému spojení a magnetosféra Uranu pak přechází z otevřeného do zavřeného stavu pravidelně každý den (jednu otočku). Fyzici rovněž předpokládají, že toto spojení ovlivní magnetosféru v její stočené části. Stejně jako na Zemi, také na Uranu mohou změny konfigurace magnetického pole způsobit polární záři, jenže ve větším rozsahu zeměpisných šířek. To je ovšem velmi obtížné pozorovat, protože Uran je vzdálen od Země 2,8 miliardy kilometrů. Dokonce i Hubbleův teleskop tyto jevy nevidí jasně. Proto vědcům pro předpovídání jevů v magnetickém poli posloužily numerické modely.
Uran může vnést více světla na tzv. exoplanety. Většina exoplanet, které byly dosud objeveny, totiž pravděpodobně patří do rodiny ledových obrů, stejně jako Uran a Neptun, a mohou tedy mít také zvláštní magnetosféru a méně vyrovnané magnetická pole. Porozumění tomu, jak tyto složité magnetosféry stíní planety před sluneční radiací, je klíčovým faktorem pro studium možnosti existence života v těchto nově objevených světech.
Původní práce byla uveřejněna v Journal of Geophysical Research: Research Space Physics
autor: Jana Štrajblová
Převzato z Matfyz.cz.
