Плазмосфера , или внутренняя магнитосфера , — это область магнитосферы Земли , состоящая из низкоэнергетической (холодной) плазмы . Она расположена над ионосферой . Внешняя граница плазмосферы известна как плазмопауза , которая определяется падением плотности плазмы на порядок величины. В 1963 году американский ученый Дон Карпентер и советский астроном Константин Грингауз доказали существование плазмосферы и плазмопаузы на основе анализа данных о свистящих волнах очень низкой частоты (ОНЧ) . Традиционно плазмосфера рассматривалась как хорошо ведущая себя холодная плазма с движением частиц, полностью управляемым геомагнитным полем и, следовательно, вращающаяся вместе с Землей.
Открытие плазмосферы выросло из научного изучения свистов , природных явлений, вызванных радиоволнами очень низкой частоты (ОНЧ). Впервые свисты были услышаны радиооператорами в 1890-х годах. [1] Британский ученый Ллевелин Роберт Оуэн Стори продемонстрировал свисты, генерируемые молниями, в своей докторской диссертации 1953 года . [1] [2] Примерно в то же время Стори предположил, что существование свистов означает, что в атмосфере Земли присутствует плазма , и что она перемещает радиоволны в том же направлении, что и линии магнитного поля Земли . [1] [2] Из этого он сделал вывод, но не смог окончательно доказать существование плазмосферы. [2] В 1963 году американский учёный Дон Карпентер и советский астроном Константин Грингауз — независимо друг от друга, а последний использовал данные с космического корабля «Луна-2» — экспериментально доказали существование плазмосферы и плазмопаузы, развив идеи Стори. [1]
В 1965 году Стори и французский ученый М. П. Обри работали над FR-1 , французским научным спутником, оснащенным приборами для измерения ОНЧ-частот и локальной электронной плотности плазмы. Исследования Обри и Стори данных ОНЧ FR-1 и электронной плотности еще больше подтвердили их теоретические модели: ОНЧ-волны в ионосфере время от времени проходили через тонкий слой плазмы в магнитосферу, перпендикулярно направлению магнитного поля Земли. [3] : 1181 [4] В течение 1970-х годов Стори продолжал изучать ОНЧ-волны, используя данные, собранные FR-1. [2] Данные, полученные с ОНЧ-приемника на OV3-3 , запущенном 4 августа 1966 года, определили местоположение плазмопаузы. [5]
В 2014 году спутниковые наблюдения миссии THEMIS показали, что могут образовываться неоднородности плотности, такие как шлейфы или выкусывания. [6] [7] Также было показано, что плазмосфера не всегда вращается вместе с Землей. Плазма магнитосферы имеет много различных уровней температуры и концентрации. Самая холодная магнитосферная плазма чаще всего встречается в плазмосфере. Однако плазму из плазмосферы можно обнаружить по всей магнитосфере, поскольку она раздувается электрическими и магнитными полями Земли. Данные, собранные двумя зондами Van Allen, показывают, что плазмосфера также ограничивает высокоэнергетические ультрарелятивистские электроны космического и солнечного происхождения от достижения низких околоземных орбит и поверхности планеты. [8] [9]
