Z Plazmawiki
Skocz do: nawigacja, szukaj
Kometa Hale-Bopp z trzema warkoczami: (1) czerwony: jony wodne, (2) żółty: atomy sodu, (3) niebieski: pył. Źródło: J. Wilson, J. Baumgardner, M. Mendillo (Boston University)[1]
Układ prądów kometarnych: Schematyczny model indukowanej magnetosfery komety, pokazujący prąd jonopauzy oraz prądy przyległe do pola w warkoczu. Za Mendisem, 1987 [2]

Kometa to ciało w Układzie Słonecznym, orbitujące Słońce. Składa się z jądra, złożonego przypuszczalnie ze skały, pyłu i lodu, oraz może mieć komę (atmosferę, z jonosferą, magnetosferą, czasami zwanej plazmasferą) i/lub jednym lub wieloma warkoczami: jonowym (plazmowym) i pyłowym.

W plazmie wiatru słonecznego, oraz z powodu efektu fotoelektrycznego, jądro komety może się ładować elektrostatycznie, a jony i pył w jonosferze i warkoczu wytwarzają swoje pole magnetyczne i elektryczne, oraz prądy elektryczne.

Oddziaływanie z ośrodkiem międzyplanetarnym

Ponieważ jest zanurzona w ośrodku międzyplanetarnym, komecie może towarzyszyć:

  • Elektrostatyczne ładowanie się jądra[3] oraz pyłu[4], co skutkuje lewitacją pyłu nad powierzchnią komety[4].
  • Koagulacja drobin o przeciwnych ładunkach,[5], oraz proces odwrotny - rozpad granuli o wysokich potencjałach[4].
  • Niestabilności plazmowe w warkoczu.
  • Fałdowanie międzyplanetarnego pola magnetycznego w warkocz komety (model hydrodynamiczny składanego parasola Hannesa Alfvéna)[6] [7].
  • Komaterny układ prądów, obejmujący strumienie w warkoczu plazmowym, oddzielone obojętnymi arkuszami prądowymi, o całkowitym prądzie przekraczającym 108A.[7]
  • Układ prądów jonopauzy - fali uderzeniowej, oraz prądy przyległe do pola.[2]
  • Przyspieszanie elektronów do energii rzędu keV. Obserwowane strumienie supertermicznych elektronów mogą być spowodowane warstwami podwójnymi.[2]
  • Emisje promieni rentgena (jak te, obserwowane na komecie Hyakutake[8][9][10], potwierdzające istnienie prądów Birkelanda (prądów przyległych do pola)[11]).
  • Dżety, takie, jak produkowane i modelowane przez Christiana Birkelanda[12].
  • Generowanie pól magnetycznych i prądów elektrycznych w warkoczach plazmowych, o natężeniu do miliardów amperów[13], zaproponowane po raz pierwszy przez Alfvéna w 1957[6], oraz uderzająco stwierdzone podczas przechodzenia przez warkocz plazmowy komety Giacobini—Zinner przez pojazd ICE 11 września 1985 (Smith et al., 1986)[14] [7].
  • Prądy w kometarnej atmosferze.[15]
  • Wyrzuty z jądra komety, skutkujące powstawaniem makroskopowych elektrycznych warstw podwójnych.[16]
  • Przyczyny rozstępów w warkoczach pyłowych.[17]
  • Formacja plazmowa w wewnętrznej komie poprzez mechanizm krytycznej prędkości jonizacji.[18] [19]
  • Włókniste struktury w warkoczach, interpretowane jako oznaki obecności prądów przyległych do pola (prądów Birkelanda).[7]
  • A "cometary aurora" due to "current discharges into the atmosphere from the tail"[20]
  • Możliwa jonizacja wewnętrznej komy, ze względu na prądy poprzeczne w warkoczu, zbliżające się w pobliżu głowy komety.[21]

W 2004, pojazd Stardust, podczas swojej misji do komety Wild 2 (wymowa Volt 2), zarejestrował 20 dżetów, co zaskakujące, po obu stronach komety, w tym również ciemnej.[22][23]

Warkocz

Fyodor Aleksandrovich Bredikhin (1831-1904) z Rosji, jako pierwszy wprowadził schemat klasyfikowania warkoczy kometarnych na trzy rodzaje, zależnych od tego, czy siła odpychająca jest silniejsza niż 100-krotna grawitacja słoneczna (typ I), czy też mniejsza od jednokrotnej (typ II i III)[24], przez co klasyfikacja ta jest obecnie rzadko używana.

Podział częściej stosowany obecnie:

  • Warkoczy plazmowy, jonowy lub gazowy (typ I): zawsze wskazuje w stronę bezpośrednio przeciwną do Słońca i zawiera jony, np. jony wodne. Zawiera często turbulencje, takie, jak skręcenia i węzły. Formuje się bliżej Słońca, niż warkoczy pyłowy. Uważa się z reguły, że jego pochodzenie wynika z wymiany ładunków i fotojonizacji atomów i molekuł w komie.
  • Warkocz pyłowy (typy II i III): Często gładko zakrzywiony, złożony z cząstek pyłu (różnica pomiędzy typami wynika z rozkładu wielkości cząstek pyłu). Czasem wykazuje włókniste rozstępy. Uważa się, że pył pochodzi z jądra komety, skąd uwalnia się na skutek parowania gazów.
  • Warkocz sodowy: zawiera obojętne atomy sodu.

W 1957 dwóch belgijskich astronomów zaraportowało, że kometa Arend-Roland posiada dwa warkocze, wskazujące przeciwne kierunki:

Kometa może mieć więcej, niż jeden warkocz, a dwa wskazujące przeciwne kierunki. W listopadzie 1956 dwóch belgijskich astronomów dostrzegło Arend-Ronald (sic). W kwietniu 1957 ukazało się coś bardzo dziwnego. Okazało się, że kometa ma dwa warkocze, wskazujące przeciwne kierunki! Było to bardzo niezwykłe. Warkocz z reguły pokazuje kierunek przeciwny do słońca z powodu ciśnienia słonecznego. Ta kometa miała warkocz skierowany od słońca, lecz również drugi, skierowany prosto ku niemu. Naukowcy później uświadomili sobie, że mógł on pozostawać taki przez jakiś czas, a potem wrócić do normy. Sądzi się, że kometa ma dwa warkocze, gdyż cząstki pyłu ustawiły się na jej orbicie.[25][26][27]

Warkocz Wenus

Układ prądów Wenus (a) pokazuje obwód warkocza, widziany patrząc ku Słońcu. W (b) jest widziany od północy, a w (c) od spodu. Z Alfvéna, 1981, za Gringauz'em, 1980.

W późnych latach 70-tych, należący do NASA Pioneer Venus Orbiter odkrył, że Wenus posiada warkocz. Doszło do tego po wykryciu wybuchów gorących, energetycznych jonów, czyli plazmy w odległości 70 000 km od planety, z powodu oddziaływania wiatru słonecznego z atmosferą Wenus.[28] W latach 1990- okazało się, że warkocz rozciąga się niemal do Ziemi, co członek zespołu Jet Propulsion Laboratory, Marcia Neugebauer, określił jako wiele sznurkowatych rzeczy, jak te w kometach, które mogą mieć wiele warkoczy jonowych.[28] [29]

Pola elektryczne, prądy i obwody

Pioneer Venus Orbiter zidentyfikował również indukowane pola elektryczne w warkoczu, oraz odwracanie pól magnetycznych, oznaczające prądy elektryczne.[30] Pomiary rosyjskiej sondy Venera zostały zinterpretowane jako efekt induktora jednobiegunowego.[31] Hannes Alfvén odnotował:

Jako że Wenus, podobnie jak komety, nie ma widocznego wewnętrznego pola magnetycznego, jej oddziaływanie z wiatrem słonecznym wydaje się być takie samo. Gringauz (1980)[32] przeanalizował in situ pomiary dokonane przez sondę Wenera i skonstruował układ prądów, podobny do modelu Mendisa, został on więc do pewnego rozszerzenia potwierdzony przez pomiary in situ.
System prądów Gringauza posiada (...) powierzchnię (...), będącą neutralnym arkuszem prądowym, który zamyka się w pętle półobwódodów w 'dół' o raz w 'górę' symetrii planety.[33]

Warkocz księżyca

W 1999 odkryto obojętny warkocz sodowy księżyca.[34]

Meteoroidy

W 2002 Murad i Williams odnotowali:

Dla powolnych cząstek, warte jest wspomnienia, że meteoroidy w kosmosie podlegają ładowaniu elektrycznemu na skutek promieni kosmicznych, słonecznego ultrafioletu oraz innych efektów (wiatru słonecznego oraz bombardowaniu jonami i elektronami). Naładowanie zmienia się zgodnie z warunkami otoczenia. W przestrzeni międzyplanetarnej cząstki pyłu są naładowane dodatnio ze względu na emisje fotoelektryczne. Jednak meteoroidy w plazmie (magnetosferze) mogą być naładowane ujemnie: na przykład, z badań Horányi'ego (1996, 2000) nad strumieniami pyłu w pobliżu Jowisza i Saturna wynika, że granule w chłodnej plazmie są ujemne, podczas gdy te w plazmie gorącej zmieniają ładunek na dodatni.[35]

historia

Przypisy

  1. J. Wilson, J. Baumgardner, M. Mendillo, "Comet Observations with the Boston University Imaging System"
  2. 2,0 2,1 2,2 Mendis, D. A., "A cometary aurora" FULL TEXT (1987) Earth, Moon, and Planets (ISSN 0167-9295), vol. 39, Sept. 1987, p. 17-20. PEERREVIEWED
  3. Mendis, D. A.; Hill, J. R.; Houpis, H. L. F.; Whipple, E. C, "On the electrostatic charging of the cometary nucleus" FULL TEXT (1981) Astrophysical Journal, Part 1, vol. 249, Oct. 15, 1981, p. 787-797. PEERREVIEWED
  4. 4,0 4,1 4,2 Mendis, D. A.; Rosenberg, M., "Cosmic Dusty Plasmas" FULL TEXT (1994) Annual Review of Astronomy and Astrophysics, Volume 32, 1994, pp. 419-463 PEERREVIEWED
  5. Meyer-Vernet, N., "Flip-flop of electric potential of dust grains in space" FULL TEXT (1982) Astronomy and Astrophysics, vol. 105, no. 1, Jan. 1982, p. 98-106 PEERREVIEWED
  6. 6,0 6,1 Alfven, H., "On the theory of comet tails" (1957) Tellus, 9, 92. PEERREVIEWED
  7. 7,0 7,1 7,2 7,3 Mendis, D. A., "On the hydromagnetic model of comets" FULL TEXT (1978) Moon and the Planets, vol. 18, May 1978, p. 361-369.PEERREVIEWED. See also a comment and reply
  8. "First X-Rays from a Comet Discovered", ROSAT Guest Observer Facility, NASA Goddard Space Flight Center (1996)
  9. C. M. Lisse et al, "Discovery of X-ray and Extreme Ultraviolet Emission from Comet C/Hyakutake 1996 B2" (1996) Science, Volume 274, Issue 5285, pp. 205-209 PEERREVIEWED
  10. Dennerl, K.; Englhauser, J.; Trümper, J., "X-ray Emissions from Comets Detected in the Rontgen X-ray Satellite All-Sky Survey" (1997) Science VOL. 277, 12 September 1997. Full text FULL TEXT PDF
  11. Peratt, Anthony L., "Advances in Numerical Modeling of Astrophysical and Space Plasmas" FULL TEXT (1996) Astrophysics and Space Science, Volume 242, Issue 1-2, pp. 93-163 PEERREVIEWED
  12. The Norwegian Aurora Polaris Expedition 1902-1903 Part II, Chapter 5. Is It Possible To Explain Zodiacal Light, Comets' Tails, And Saturn's Ring By Means Of Corpuscular Rays? (1913) ACADEMIC BOOK Section 124. Comet Tails FULL TEXT
  13. Ip, W.-H.; Mendis, D. A., "The generation of magnetic fields and electric currents in cometary plasma tails (1976) Icarus, vol. 29, Sept. 1976, p. 147-151 PEERREVIEWED"
  14. Smith, E. J.; Tsurutani, B. T.; Slavin, J. A.; Jones, D. E.; Siscoe, G. L.; Mendis, D. A. "International Cometary Explorer encounter with Giacobini-Zinner - Magnetic field observations" (1986) Science (ISSN 0036-8075), vol. 232, April 18, 1986, p. 382-385. PEERREVIEWED
  15. Ip, W.-H., "Currents in the cometary atmosphere" (1979) Planetary and Space Science, vol. 27, Feb. 1979, p. 121-125. PEERREVIEWED
  16. Ibadov, Subhon, "Possible Mechanism of Cometary Outbursts" (2000) Minor Bodies in the Outer Solar System: Proceedings of the ESO Workshop Held at Garching, Germany, 2-5 November 1998, ESO ASTROPHYSICS SYMPOSIA. ISBN 3-540-41152-6. Edited by A. Fitzsimmons, D. Jewitt, and R.M. West. Springer-Verlag, 2000, p. 177
  17. Hill, J. R.; Mendis, D. A., "On the origin of striae in cometary dust tails" FULL TEXT (1980) Astrophysical Journal, Part 1, vol. 242, Nov. 15, 1980, p. 395-401 PEERREVIEWED
  18. Formisano, V.; Galeev, A. A.; Sagdeev, R. Z., "The role of the critical ionization velocity phenomena in the production of inner coma cometary plasma" (1982) Planetary and Space Science, vol. 30, May 1982, p. 491-497.
  19. Chang, T.-F.; Rahman, H. U.; White, R. S., "Laboratory simulation of cometary neutral gas ionization" (1989) Journal of Geophysical Research (ISSN 0148-0227), vol. 94, May 1, 1989, p. 5533-5538. PEERREVIEWED
  20. Houpis, H. L. F.; Mendis, D. A., "On the development and global oscillations of cometary ionospheres" FULL TEXT (1981) Astrophysical Journal, Part 1, vol. 243, Feb. 1, 1981, p. 1088-1102. PEERREVIEWED
  21. Mendis, D. A. & Ip, W.-H., "The ionospheres and plasma tails of comets" FULL TEXT (1977) Space Science Reviews, vol. 20, Mar. 1977, p. 145-190. (p.184) {{peer}
  22. space.com "Strange Comet Unlike Anything Known", Robert Roy Britt, Senior Science Writer, 17 June 2004
  23. Zdenek Sekanina, et al, "Modeling the Nucleus and Jets of Comet 81P/Wild 2 Based on the Stardust Encounter Data" (2004) Science 18 June 2004, Vol. 304. no. 5678, pp. 1769 - 1774 PEERREVIEWED
  24. "comet", Encyclopædia Britannica. 2007. Encyclopædia Britannica Online. 21 Nov. 2007
  25. ThinkQuest library, "Comets"
  26. BBC "Sky at Night", 50th Anniversary Programme (2007)
  27. Opik, E. J., "Spike of Comet Arend-Roland 1956h, FULL TEXT (1958) Irish Astronomical Journal, vol. 5(2/3), p. 37 PEERREVIEWED
  28. 28,0 28,1 "Planet's tail of the unexpected",FULL TEXT New Scientist 31 May 1997
  29. Grünwaldt, H.; Neugebauer, M. et al, "Venus tail ray observation near Earth" (1997) Geophys. Res. Lett., Vol. 24, No. 10, p. 1163 - 1166 PEERREVIEWED
  30. Intriligator, D. S.; Scarf, F. L., "Wave-particle interactions in the Venus wake and tail" (1984), Journal of Geophysical Research (ISSN 0148-0227), vol. 89, Jan. 1, 1984, p. 47-55 PEERREVIEWED
  31. Eroshenko, E. G., "Unipolar induction effects in the magnetic tail of Venus" (Kosmicheskie Issledovaniia, vol. 17, Jan.-Feb. 1979, p. 93-105.) Cosmic Research, vol. 17, no. 1, July 1979, p. 77-87. PEERREVIEWED
  32. Gringauz, K. I., "A comparison of the magnetospheres of Mars, Venus and the earth" (1981) COSPAR, IUGG, and IAU, Symposium on Physics of Planetary Magnetospheres, 3rd, Budapest, Hungary, June 2-14, 1980.) Advances in Space Research, vol. 1, no. 1, 1981, p. 5-24 PEERREVIEWED
  33. Alfven, H., Cosmic plasma (1981) Astrophysics and Space Science Library. Volume 82), 1981. "III.5.3. "Current Systems in the Magnetosphere of Venus" Page 62 ACADEMIC BOOK
  34. Smith, S. M.; Wilson, J. K.; Baumgardner, J.; Mendillo, M., "Discovery of the distant lunar sodium tail and its enhancement following the Leonid meteor shower of 1998" (1999) Geophysical Research Letters, Volume 26, Issue 12, p. 1649-1652
  35. Edmond Murad, Iwan P. Williams, "Meteors in the Earth's Atmosphere: Meteoroids and Cosmic Dust and their Interactions with the Earth's Upper Atmosphere" (2002) Cambridge University Press, ISBN 0521804310 (p.257)