El grosor de la capa de corriente donde ocurre la reconexión magnética determina la velocidad de conversión de energía, el ángulo de apertura de la eyección y el papel de la reconexión en el calentamiento del viento solar. Casi todas las mediciones de esta magnitud en el viento solar se han hecho con un solo aparato, que no puede distinguir el movimiento del borde de su extensión espacial. Los métodos de múltiples satélites ya se han aplicado a capas de corriente ordinarias y a la geometría de las eyecciones, pero faltaba una comparación directa con las estimaciones individuales para los mismos bordes de reconexión. El trabajo se sitúa junto a investigaciones de la corona solar, el viento solar y las ráfagas rápidas de radio, donde también son importantes las mediciones precisas de bordes no estacionarios, pero se distingue porque por primera vez verifica el método estándar en una reconexión activa con cuatro aparatos.
Se utilizaron datos de los cuatro satélites MMS en modo de alta resolución del 10 de noviembre de 2017, cuando los aparatos se encontraban en viento solar limpio a una distancia de unos 16 km entre sí (0,16 de longitud inercial de iones). Para cada uno de los cuatro cruces de la capa de corriente se midieron los retrasos entre pares de satélites mediante correlación cruzada de los perfiles completos del campo magnético, lo que dio una precisión en la determinación de los retrasos del orden de milisegundos. La normal y la velocidad del borde se hallaron resolviendo un sistema de ecuaciones para un borde plano, y las incertidumbres se estimaron con el método de Monte Carlo. Para la comparación se usaron tres estimaciones individuales estándar de la velocidad: el flujo local de plasma, la velocidad en el sistema de De Hoffmann–Teller y la velocidad del viento solar, así como dos formas de determinar la normal con un solo aparato: el análisis de variación mínima y el producto vectorial de los campos a ambos lados del borde.
Los grosores de los dos bordes de la eyección de reconexión fueron de 30,5 y 29,2 longitudes inerciales de iones (3140 y 3010 km), y los grosores de las dos capas de corriente adyacentes fueron de 33,1 y 16,0 longitudes inerciales de iones. Las normales de los bordes de la eyección difieren en 22 grados con un intervalo de confianza de 19–26 grados, lo que indica una geometría no plana de la eyección. Para los bordes pasivos de la eyección, las tres estimaciones individuales de velocidad coinciden con la medición directa dentro del 4–15%, y el grosor se recupera con una precisión de decenas de por ciento si se usa el producto vectorial de los campos o se descarta la solución degenerada del análisis de variación mínima. En la capa con reconexión activa, la velocidad del borde superó la velocidad local del plasma en un 29±10%, lo que sugiere la necesidad de una verificación directa en tales casos.
El trabajo muestra que el método estándar de estimación del grosor con un solo aparato funciona para bordes pasivos de reconexión, pero puede dar un error notable en una capa activa, donde el borde se mueve más rápido que el plasma. A diferencia de trabajos vecinos que o bien usaban grandes distancias entre satélites o bien no identificaban bordes de reconexión, aquí se realiza por primera vez una comparación directa a pequeñas escalas con control de todas las fuentes de error. Esto afina la interpretación de resultados recientes sobre la expansión de capas de corriente cerca de Marte y confirma que las eyecciones de reconexión son realmente más gruesas que las capas de corriente ordinarias.
El método de correlación cruzada puede aplicarse a datos de archivo de Cluster y a futuras misiones con múltiples aparatos, como HelioSwarm, para acumular estadística en diferentes condiciones del viento solar. Ampliar la muestra permitirá comprobar cómo depende el grosor del ángulo de giro del campo magnético, del campo guía y de la distancia al punto de reconexión. También es posible estudiar la evolución del grosor a lo largo de la eyección y su relación con la turbulencia.
Los resultados son importantes para la física del viento solar, la reconexión magnética y el clima espacial, ya que afinan la estimación de la energía liberada en la reconexión y ayudan a interpretar datos de aparatos individuales, incluidos Parker Solar Probe y MAVEN.
Realizar una búsqueda automática de otros cruces de eyecciones de reconexión en datos de MMS y Cluster con una configuración adecuada de cuatro aparatos. Comparar los grosores con las predicciones de modelos numéricos de reconexión para diferentes parámetros del plasma.
El trabajo está directamente relacionado con un problema no resuelto de la física del plasma espacial: cuál es el grosor real de las capas de corriente donde ocurre la reconexión magnética y en qué medida está determinado por procesos locales, y no por condiciones a gran escala. Esta es una cuestión clave para entender la disipación de energía en el viento solar y la aceleración de partículas.
Esta sección está dirigida al autor del trabajo y a sus colegas. Los trabajos vecinos los encontró la búsqueda por significado en nuestro archivo, no por coincidencia de palabras. No evaluamos: mostramos el campo alrededor.
Qué hace el trabajo
Los autores compararon por primera vez el método estándar de una sola sonda para estimar el grosor de la capa de corriente con la medición directa de cuatro sondas en cuatro cruces en el viento solar, incluidos dos bordes de una eyección de reconexión confirmada. Usando la correlación cruzada de las señales con una separación entre naves de 16 km, obtuvieron espesores de 29 a 31 longitudes inerciales de iones y descubrieron que los bordes de la eyección no son paralelos, sino que divergen en 22 grados. Las estimaciones individuales de la velocidad del límite concuerdan con las directas dentro del 4 al 15%, pero la determinación de la normal con una sola nave sigue siendo la principal fuente de errores.
Dónde está su fuerza
El trabajo proporciona la primera calibración directa del método estándar en una reconexión activa y muestra que para límites pasivos funciona, mientras que en una capa activa la velocidad del límite puede superar la velocidad local del plasma en un 29%, lo cual es importante para interpretar las mediciones.
Hacia dónde puede avanzar
Vale la pena probar
Por qué puede importar
La medición precisa del grosor de la capa de reconexión es fundamental para estimar la tasa de conversión de energía magnética en calor y energía cinética del plasma, lo que influye en la comprensión del calentamiento del viento solar y del clima espacial.
Trabajos cercanos en nuestro archivo
El archivo está vacío alrededor de este trabajo: el análisis más cercano queda en 0.53, frente a un 0.64 habitual. Parece que aquí al lado casi nadie ha perforado.
La distancia entre los satélites MMS era de solo 16 km, menos que la longitud de una ciudad pequeña, pero la precisión en la medición de los retrasos de señal alcanzaba los milisegundos, es decir, los aparatos 'oían' el borde con una precisión de fracciones de segundo.