Duas pérolas de uma Aliança!
Dar o Dízimo não é apenas dar dinheiro É fazer conexões com o Universo do Criador
É preencher vazios Aquele que recebe sente que Deus é real
A União entre os irmãos é plano Dele
Família é Tudo do Todo
O Natal é isso Emoções compartilhadas
Um dia poderá ser Natal na Terra todos os dias do ano !
O M E S T R E
https://www.space.com/mars-at-perigee-closest-to-earth-nov-30-2022
https://odiscipulo33.blogspot.com/2011/02/telao_27.html
Deus é UNIVERSAL como a Presença Onipresente do UM e DO BOM; e Deus é INDIVIDUALIZADO como a Presença EU SOU que incorporou nesta Terra como você e todos os outros homens, mulheres e crianças.
Cada um pode afirmar "EU SOU O QUE SOU" com a convicção absoluta de seu próprio Eu Superior e Realidade Mais Elevada. Você não precisa mais aceitar a ilusão de que é um eu separado de Deus. Agora é a hora de lembrar sua própria Identidade Verdadeira Imortal como a Presença I AM Individualizada.
Amor Divino
Isto significa ver e sentir, em todos os momentos, a Perfeição. Desta maneira, não vos unireis às situações negativas nem mergulhareis nas ondas deprimentes, que talvez se expressem em outras pessoas. Procurai abençoá-las, enquanto saudais o Cristo em seus corações. Entendei que assim, não precisais vos imiscuir nos problemas de vosso próximo, uma vez que é ele o responsável, perante o Altíssimo, pela liberação que der à energia divina.
Proclamando que você não pode se aproximar do Caminho que leva à sua Ascensão com nada menos do que um senso de Vitória destemida percorrendo todos os aspectos do seu ser, a Poderosa Vitória transmite a você seu ímpeto da Qualidade Divina da Vitória. Encorajando você a viver a vida com esta consciência vitoriosa, ele declara que agora é a hora de agarrar o anel de latão daqueles momentos das Vitórias de sua própria Presença Divina que estão armazenadas em seu Corpo Causal como as coroas de vitória das Qualidades Divinas que você conhece intimamente. Afirmando que não existe fracasso, Mighty Victory instrui você a não limitar suas idéias e não algemar seu coração. Não abandone sua Presença Divina colocando sua atenção em todas as circunstâncias externas. Mantenha seu foco na Presença como sua Fonte de Vida. Permita que sua Presença esteja onde você está, e não abrace nenhum senso de limitação, pois isso automaticamente estabelece um senso de dualidade. A Poderosa Vitória revela que quando há uma Vitória para a sua Presença, há uma Vitória para toda a Vida. Cada Vitória está ajudando a humanidade, e cada Vitória gera Vitória!
O emprego da palavra AUM é a chave da vida, das vibrações e da energia que produz a perfeição individual, nacional ou internacional; pelo emprego desta palavra, EU SOU, todo problema pode ser transformado.
Os apelos foram ditados pelos Mestres, que continuam a no-los dar, ao mesmo tempo que certas revelações sobre a vida cósmica e sobre os outros mundos.
Somente isto requer uma atenção firme e alerta e uma determinação inflexível de adquirir esta mesma grande liberdade que Jesus revelou à humanidade, e que Ele exprime e vive hoje em dia como os outros Mestres Ascensionados.
Eu sou AUM Jesus
Eu me anuncio em vossos corações. Eu estou em vós, eu estou em vossas almas .
Eu sou AUM, a ressurreição e a vida.
Eu sou AUM, a ressurreição e a vida da paz sobre a Terra.
Eu sou AUM, a ressurreição e a vida do amor divino sobre a Terra.
Eu sou AUM, a ressurreição e a vida da Chama Violeta sobre a Terra.
Eu sou AUM, a ressurreição e a vida da alegria entre os humanos.
Eu sou AUM, a ressurreição e a vida da felicidade sobre a Terra.
Eu sou AUM, a ressurreição e a vida da pureza divina sobre a Terra.
Eu sou AUM, a ressurreição e a vida do poder divino sobre a Terra.
Eu sou AUM, a ressurreição e a vida do bem, do belo e do bom sobre a Terra.
Que todos ouçam minha voz. Clamai, clamai minha vinda, meus filhos.
Clamai, clamai minha paz, meu amor, meu poder meus filhos.
Eu sou AUM, Jesus sobre a Terra.
Eu sou AUM, o Cristo em vossos corações.
You have not had just this one life in which to build momentums of Faith.You have been working on this for many lifetimes.Yes, you could continue to work many more, but why not “grab the brass ring” and claim the Faith to know that your hand will reach that ring! And, as you grasp it firmly, let it connect you with your God Presence. Let the momentum of the Archeia Faith be the example of the quality of your God Presence in Action in your world.Then, you will stand tall in Strength and Courage, in the fullness of the Light of God.
When you have gained confidence in yourself, your Real Self, ….
A Tríplice Chama do coração se levantará e tomará toda a sequência da fluidez na Sua Luz !
Sobre eles derramamos a Nossa Luz
As Forças Divinas
PAZ PAZ PAZ sede silenciosos!
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2018JA025935
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/share/3EY39QGT5NISTMVV9BQZ?target=10.1029/2018JA025935
A reconexão magnética converte, muitas vezes de forma explosiva, a energia magnética armazenada em energia de partículas no espaço e no laboratório. Por meio de processos que operam em escalas de comprimento minúsculas, facilita a conversão de energia em dimensões de, em alguns casos, centenas de raios terrestres. Além disso, é o mecanismo por trás de grandes interrupções de corrente em máquinas de fusão e pode explicar o comportamento eruptivo na astrofísica. Sabemos da importância da reconexão magnética há algum tempo com base em observações espaciais. A teoria e a modelagem empregavam fluidos magnetizados, uma descrição muito simplista. Embora bem-sucedido em modelar as consequências em larga escala da reconexão, é inadequado para descrever o próprio mecanismo. Isso porque, no fundo, a reconexão magnética no espaço é cinética, ou seja, governado pela intrincada interação de partículas carregadas com os campos eletromagnéticos que elas criam. Essa interação complexa ocorre em regiões muito localizadas e envolve variações temporais muito curtas. A pesquisa da reconexão requer a capacidade de medir esses processos, bem como de expressá-los em modelos muito mais complexos do que as abordagens fluidas. Até muito recentemente, nenhum desses recursos existia. Com o advento da missão Magnetospheric Multiscale da NASA e os avanços da modelagem moderna, isso mudou e agora determinamos sua estrutura de pequena escala com detalhes requintados. Neste artigo, revisamos resultados de pesquisas recentes para prever o que será alcançado no futuro. Discutimos como a reconexão contribui para a evolução de sistemas de maior escala e seus impactos sociais no contexto de perigos espaciais ameaçadores,
No espaço, enormes quantidades de energia são liberadas de forma explosiva por um mecanismo misterioso: a reconexão magnética. A reconexão pode converter abruptamente a energia armazenada em campos magnéticos em energia em partículas carregadas e alimentar diversos fenômenos como explosões solares e estelares, tempestades magnéticas e auroras no espaço próximo à Terra e grandes interrupções em dispositivos de fusão magneticamente confinados. Está por trás de muitos dos efeitos perigosos associados ao clima espacial, incluindo danos a satélites, colocando astronautas em perigo e impactando a rede elétrica e os oleodutos. Compreender a reconexão nos permite descrever e prever quantitativamente essas explosões magnéticas. Portanto, a reconexão magnética tem estado na vanguarda do interesse científico por muitos anos, e estará por muitos mais. Medir a reconexão é incrivelmente difícil. No entanto, recentemente, os cientistas puderam espiar seu maquinário. Combinando medições da missão Magnetospheric Multiscale da NASA com modelagem de supercomputador, os cientistas agora podem analisar o funcionamento interno desse mecanismo indescritível. Embora permaneçam questões em aberto, esse novo entendimento tem amplas implicações. Aqui, descrevemos a reconexão magnética, onde ela desempenha um papel, seus impactos na sociedade e o que agora sabemos sobre ela. Apontamos para futuros desafios de pesquisa, incluindo implicações e a utilidade de nosso conhecimento recentemente desenvolvido. esse novo entendimento tem amplas implicações. Aqui, descrevemos a reconexão magnética, onde ela desempenha um papel, seus impactos na sociedade e o que agora sabemos sobre ela. Apontamos para futuros desafios de pesquisa, incluindo implicações e a utilidade de nosso conhecimento recentemente desenvolvido. esse novo entendimento tem amplas implicações. Aqui, descrevemos a reconexão magnética, onde ela desempenha um papel, seus impactos na sociedade e o que agora sabemos sobre ela. Apontamos para futuros desafios de pesquisa, incluindo implicações e a utilidade de nosso conhecimento recentemente desenvolvido.
Há uma analogia imprecisa - mas útil - com elásticos que nos ajuda a imaginar a reconexão magnética. Um elástico solto não pode segurar uma pilha de lápis no lugar, mas um elástico esticado pode. Isso ocorre porque é preciso energia para esticar o elástico, e essa energia pode ser pensada como armazenada no elástico. A energia no elástico esticado mantém os lápis no lugar. Quanto mais você estica um elástico, mais energia ele armazena. Eventualmente, se você esticar demais um elástico, ele quebra, dando uma dolorosa lição de quanta energia ele pode conter!
Existem maneiras pelas quais os campos magnéticos são análogos aos elásticos. Os campos magnéticos são invisíveis e intangíveis, mas permeiam todo o espaço. A própria Terra age como um grande ímã, e seu campo magnético é sentido a centenas de milhares de quilômetros da Terra. O Sol também tem um campo magnético, com formato muito diferente do da Terra, que é sentido a 16 bilhões de quilômetros de distância! Como um elástico, quando os campos magnéticos são esticados, eles armazenam energia. Historicamente, pensava-se que as linhas do campo magnético não podiam se romper, não importa o quão esticadas fossem. Ao contrário de um elástico, uma única linha de campo magnético não pode quebrar porque os campos magnéticos não podem ter extremidades livres. No entanto, se houver outra linha de campo magnético esticada próxima apontando na direção oposta, elas podem se quebrar e se conectar simultaneamente, de modo que nunca haja uma extremidade livre. 1 . As linhas azuis claras na parte superior e inferior são linhas de campo magnético apontando para a esquerda e para a direita, respectivamente, contra um pano de fundo da corrente elétrica. As linhas do campo magnético entram na caixa sombreada no centro da Figura 1 , chamada de região de difusão, onde elas efetivamente se quebram e as extremidades quebradas de cada uma se conectam imediatamente umas com as outras. Diz-se que as linhas de campo foram reconectadas. As duas linhas de campo magnético fortemente dobradas resultantes, passando pela região de difusão, são esticadas como elásticos. Eles se endireitam para a esquerda e para a direita e liberam sua energia.
A matéria no espaço é tipicamente um gás superaquecido chamado plasma. Plasmas, o “quarto estado da matéria” que une sólidos, líquidos e gases, são tão quentes que alguns ou todos os átomos que os compõem não podem ficar juntos – eles se quebram em elétrons carregados negativamente e íons carregados positivamente que se movem rápido o suficiente para não recombinar em matéria neutra. Para ser um plasma, sua temperatura deve ser alta o suficiente e sua densidade baixa o suficiente. Diz-se que 99% do material conhecido no universo está no estado de plasma.
A presença do plasma é muito importante para a reconexão magnética. As linhas do campo magnético na Figura 1 atravessam o plasma ambiente, mostradas como círculos azuis claros. As partículas carregadas se movem com o campo magnético à medida que se movem em direção à região de difusão. À medida que as linhas de campo magnético reconectadas dobradas se estendem como elásticos, o plasma se move principalmente com o campo magnético. Isso produz dois jatos de plasma se afastando da região de difusão, mostrados pelas ovais à esquerda e à direita. À medida que a linha do campo magnético se afasta, o plasma que reside nos limites entre os campos magnéticos que já foram reconectados e os que não foram também é acelerado. Dependendo de onde a reconexão magnética no espaço está acontecendo, os jatos podem ser mais rápidos do que um milhão de milhas por hora!
Além de produzir jatos, a reconexão magnética aquece o plasma, o que é representado pelo sombreamento do plasma nos jatos. O aquecimento pode acontecer dentro da região de difusão ou nos limites entre campos magnéticos reconectados e não conectados. Esse aquecimento pode ser significativo - dependendo da configuração, até ~1/2 da energia liberada pelos campos magnéticos pode aquecer o plasma.
A razão pela qual nos preocupamos com a reconexão magnética é que ela converte energia com eficiência, tanto na forma de movimento direcionado (os jatos) quanto de movimento aleatório (o aumento da temperatura). É bastante comum que um campo magnético mude de direção, então a reconexão magnética ocorre em muitos ambientes. É o mecanismo por trás das explosões solares, enormes explosões de luz na atmosfera do Sol, que liberam até 10.000.000.000.000.000.000.000.000 (10 25 ) joules de energia. Para termos uma ideia, se pudéssemos aproveitar toda a energia liberada em uma única grande erupção para uso humano, ela forneceria energia suficiente para o mundo inteiro por cerca de 20.000 anos!
A reconexão magnética também acontece no espaço ao redor da Terra. O campo magnético da Terra forma uma bolha ao redor da Terra, protegendo-a do vento solar, um fluxo de plasma e campos magnéticos que emanam do Sol. Quando o campo magnético no vento solar aponta na direção oposta à da Terra, ocorre a reconexão magnética na borda da bolha. Isso coloca o campo magnético e o plasma dentro da bolha magnética da Terra em movimento, acumulando seu campo magnético no lado da Terra longe do Sol. Lá, os campos magnéticos são novamente direcionados de forma oposta e a reconexão magnética impulsiona o plasma quente em direção à Terra durante o que é chamado de tempestade geomagnética ou subtempestade. Parte do plasma ambiente penetra até a atmosfera da Terra, onde excita moléculas na atmosfera, e eles emitem luz ao desexcitar. Esta é a origem das luzes aurorais vistas perto dos pólos da Terra. Consequentemente, pesquisar a reconexão magnética é um aspecto importante da compreensão do Sol e do impacto do Sol no ambiente espacial da Terra; esse campo de estudo é chamado de “heliofísica” ou “ciências geoespaciais”.
Existem inúmeras razões práticas pelas quais nos preocupamos com a reconexão magnética. Quando ocorre uma explosão, ela emite radiação energética que viaja pelo espaço e é absorvida pela atmosfera da Terra. Parte do material neutro fica ionizado, aumentando a quantidade de plasma na ionosfera. Isso tem consequências importantes. Os satélites podem sair do curso desejado, pois há mais resistência na ionosfera. Além disso, os satélites enviam sinais através da ionosfera, e o caminho que esses sinais seguem muda, assim como a luz se curva ao passar do ar para a água e vice-versa. Isso é chamado de “cintilação” e afeta os sinais de GPS, bem como as comunicações militares, de aviação e comerciais. A radiação solar também degrada as células solares dos satélites, faz alterações indesejáveis nos instrumentos a bordo dos satélites e é prejudicial aos astronautas. Alterações no campo magnético da Terra durante uma tempestade geomagnética conduzem correntes elétricas através de condutores no solo, o que pode degradar tubulações e sobrecarregar transformadores na rede elétrica. Esses efeitos são referidos coletivamente como “clima espacial”, e os governos em todo o mundo estão trabalhando para garantir a prontidão para o clima espacial. Compreender a reconexão magnética, portanto, contribui para a capacidade de entender a ciência que conduz o clima espacial e sua eventual previsão e previsão.
A reconexão magnética é um processo fundamental que ocorre naturalmente nas ciências espaciais, permitindo a liberação em larga escala – e muitas vezes explosiva – de energia armazenada em campos magnéticos. É a base de muitos processos importantes para a física espacial, incluindo erupções solares e ejeções de massa coronal (CMEs) do Sol e atividade geomagnética no ambiente magnético da Terra. Devido às aplicações do clima espacial, a reconexão magnética é socialmente relevante e continua a ser uma importante área de pesquisa. Além disso, afeta a pesquisa de laboratório, incluindo esforços para controlar a fusão nuclear para produção de energia e ocorre em ambientes espaciais planetários e em vários cenários astrofísicos exóticos. Em comemoração ao 100º aniversário do início da União Geofísica Americana,
No processo, pretendemos transmitir a história rica e interessante de onde veio a reconexão magnética, a empolgação da pesquisa atual de reconexão magnética e os desafios e recompensas dos avanços na pesquisa de reconexão magnética. No entanto, este artigo não pretende ser uma revisão abrangente da pesquisa e aplicações de reconexão magnética; muitas revisões excelentes estão disponíveis em outros artigos (por exemplo, Paschmann et al., 1979 ; Antiochos et al., 1999 ; Goodman & Uzdensky, 2008 ; Cassak, 2016 ; Drake et al . al., 2015) e, portanto, muitas referências a importantes trabalhos passados e atuais sobre o assunto serão omitidas.
Este artigo está organizado da seguinte forma: a Seção 3 fornece uma introdução ao incrível processo físico de reconexão magnética, sua importância científica e sua relevância social. A Seção 4 discute a complexidade e a natureza multiescalar da reconexão magnética, o que torna extremamente desafiador desenvolver uma compreensão profunda de seus processos físicos subjacentes. A Seção 5descreve brevemente o desenvolvimento histórico de nossa compreensão do processo de reconexão magnética. Seção 6em seguida, fornece um resumo conciso de nossa compreensão moderna de seu maquinário físico, incluindo alguns avanços recentes e dramáticos fornecidos pela missão Magnetospheric Multiscale (MMS) da National Aeronautics and Space Administration (NASA), em conjunto com modelagem numérica avançada e análises matemáticas. Na seção 7 , olhamos para o futuro. Aqui, discutimos as implicações de nosso novo entendimento e caminhos sugeridos para pesquisas adicionais possibilitadas por ele, incluindo a ciência básica da reconexão magnética e aplicações em vários campos, incluindo ciências planetárias, astrofísica e o clima espacial socialmente relevante. O futuro das abordagens para pesquisar a reconexão magnética é descrito na seção 8, incluindo observações, modelagem numérica e experimentos de laboratório. Resumimos na seção 9 .
O processo de reconexão magnética é retratado esquematicamente na Figura 1e descrito não tecnicamente na Caixa 1. Pode ocorrer em regiões onde há um limite, seja uma interface entre dois plasmas magnetizados distintos ou um limite entre dois domínios magnéticos em um único plasma magnetizado.
A caixa azul sombreada na Figura 1 denota a camada limite entre duas regiões magneticamente desconectadas. Acima e abaixo da caixa, chamada de região de difusão, o plasma ambiente (esboçado como círculos azuis) é atravessado por um campo magnético (finas curvas azuis). O aspecto chave da reconexão magnética é que os campos magnéticos acima e abaixo têm um componente que se inverte na camada limite. Isso implica que há uma corrente fora do plano através da região de difusão, dada como a imagem de fundo na Figura 1. Quando ocorre a reconexão magnética, a topologia do campo magnético muda, o que pode ser pensado como uma linha de campo magnético de cima conveccionando para a região de difusão e efetivamente quebrando e se conectando com uma linha de campo magnético semelhante conveccionando de baixo para cima. A região de difusão é onde as partículas carregadas se desacoplam do campo magnético, seja por meio de órbitas complexas em geometrias com gradientes espaciais acentuados, seja por meio de interações com os campos eletromagnéticos em ondas turbulentas. Os plasmas de interesse para a reconexão magnética na física espacial tendem a ser sem colisão, onde as colisões clássicas entre partículas são ignoráveis. A física da região de difusão na reconexão magnética sem colisão será discutida na seção 6.2 .
As linhas de campo recém-reconectadas são fortemente dobradas e, portanto, produzem uma força de tensão magnética no plasma para a esquerda e para a direita. Um jato de plasma é conseqüentemente ejetado da região de difusão, representada pelas setas nas ovais azuis na Figura 1. A região de difusão é um local de intensa conversão de energia do campo magnético, e o plasma é aquecido, representado como o sombreamento no plasma que flui, e as partículas carregadas são aceleradas. Portanto, o plasma à esquerda e à direita é mais quente que o plasma ambiente. A camada limite à esquerda e à direita da região de difusão se bifurca em duas camadas delimitando as linhas do campo magnético que já sofreram reconexão magnética. Essa camada limite também é um local de aquecimento e aceleração do plasma ambiente. Todo esse conjunto de fenômenos físicos é referido coletivamente como reconexão magnética. O que torna a reconexão magnética especial é que o processo pode ser, e normalmente é, autodirigido - a ejeção de jatos de plasma para os lados traz mais plasma de cima e de baixo, trazendo assim mais campos magnéticos que também sofrem reconexão magnética. O processo pode continuar de forma autossuficiente até que sua fonte de energia se esgote. Isso é o que permite que a reconexão magnética libere quantidades astronomicamente grandes de energia.
É bastante típico em plasmas magnetizados que surgem naturalmente, e aqueles criados em laboratório, que um componente do campo magnético se inverta nas camadas limite. Portanto, a reconexão magnética tem uma coleção incrivelmente diversificada de configurações onde ocorre. Em muitos desses ambientes, o processo de liberação de energia começa abruptamente, levando a erupções dramáticas. A Figura 2 fornece uma amostra representativa de lugares onde a reconexão magnética ocorre naturalmente; fornecemos algumas informações básicas aqui sobre esses exemplos e alguns outros não retratados.
A reconexão magnética foi motivada pelo estudo de erupções solares (Giovanelli, 1939 , 1947 , 1948 ) na atmosfera solar (a coroa), mostrada no painel (a). Explosões solares liberam até 10 25 J de energia. A reconexão magnética também desempenha um papel crucial ao permitir que as CMEs se desconectem do Sol. Uma simulação numérica de uma CME (Karpen et al., 2012 ) é mostrada no painel (b). Isso é importante para nós na Terra porque os CMEs aceleram as partículas solares a altas energias, que então voam pelo espaço e impactam a atmosfera da Terra, como será discutido posteriormente nesta seção.
Existem outros fenômenos no Sol nos quais a reconexão magnética pode desempenhar um papel fundamental. Surpreendentemente, a coroa é aproximadamente 200 vezes mais quente que a superfície solar, o que é contra-intuitivo porque alguém poderia pensar que a atmosfera seria mais fria que o Sol. O fato de a coroa ser tão quente é importante, porque faz com que o vento solar seja ejetado do Sol. Uma razão pela qual a coroa é tão quente é uma multidão de pequenas erupções causadas pela reconexão magnética (por exemplo, Klimchuk, 2006). A reconexão magnética desempenha um papel na erupção de proeminências e filamentos, enormes estruturas magnéticas que se projetam na coroa solar, conforme mostrado no painel (c). Jatos de plasma são vistos na coroa solar, mostrados no painel (d). Acredita-se que ocorram quando uma região de campos magnéticos abaixo da superfície solar emerge e se reconecta com o campo magnético coronal sobrejacente. A reconexão magnética também ocorre na cromosfera solar, uma camada externa mais fria do Sol que pode ser vista durante um eclipse solar. Os chamados jatos de anêmona disparam na coroa como resultado da reconexão magnética. Além disso, os campos magnéticos cromosféricos se agrupam devido ao movimento fotosférico, colidindo com campos magnéticos de direções opostas e produzindo as chamadas bombas de Ellerman.
Foi rapidamente percebido (Dungey, 1953 ; Hoyle, 1949 ) que o mesmo processo de reconexão magnética que ocorre em erupções solares também ocorre no campo magnético da Terra, esboçado no painel (e). O vento solar se afasta do Sol a aproximadamente um milhão de milhas por hora quando chega à Terra; ao fazê-lo, carrega consigo um campo magnético do Sol. Quando esse campo magnético atinge o campo magnético da Terra, ele forma uma camada limite entre duas regiões de origem muito diferentes: o plasma quente e tênue de dentro da proteção do campo magnético da Terra (a magnetosfera), com o plasma de bainha magnética mais frio e denso entre o arco choque e magnetosfera da Terra (Levy et al., 1964 ; Phan & Paschmann, 1996). Esses campos magnéticos podem sofrer reconexão magnética se um componente dos campos magnéticos for direcionado de forma oposta (Dungey, 1961 ); isso ocorre no lado diurno da Terra mais próximo do Sol. Quando uma linha de campo magnético sofre reconexão magnética no lado diurno, ela é arrastada para longe do Sol pelo vento solar, onde é esticada no lado noturno. Aqui ele adiciona energia magnética aos lóbulos da magnetotail, a região de plasma rarefeito entre a folha de plasma da magnetotail e a borda da magnetosfera. Isso torna a reconexão magnética na magnetopausa o principal mecanismo responsável pelo transporte de energia, massa, momento e transporte de fluxo magnético para a cavidade magnética da Terra.
Os campos magnéticos no lado noturno novamente são dispostos de maneira oposta em cada lado da folha de plasma magnetotail, à direita do painel (e), para que possam sofrer reconexão magnética. A reconexão magnética da cauda magnética leva o plasma superaquecido de volta à Terra, onde pode penetrar até a atmosfera terrestre. O ciclo, desde a reconexão magnética na magnetopausa até a reconexão na cauda magnética, é chamado de “ciclo de Dungey”. A reconexão magnética, portanto, alimenta indiretamente uma grande variedade de fenômenos, desde a dinâmica da radiação nos cinturões de Van Allen até a excitação de moléculas atmosféricas que causam as exibições de luz auroral. A extensão espacial, taxa e duração da reconexão magnética, portanto, determinam a dinâmica interna geral da magnetosfera.
A reconexão magnética também pode acontecer em outros corpos celestes. Vários outros planetas do sistema solar têm magnetosferas. A magnetosfera de Mercúrio tem algumas semelhanças com a da Terra e, portanto, o processo de reconexão é semelhante, enquanto as magnetosferas dos planetas exteriores são muito diferentes. Júpiter e Saturno giram rapidamente, o que muda seu padrão de circulação global conforme descrito nos dados de simulação (Jia et al., 2012) no painel (f). Os eixos dos momentos de dipolo de Urano e Netuno não são normais à eclíptica como nos outros planetas, levando a uma magnetosfera exótica muito diferente da da Terra. Esses outros planetas fornecem uma variedade de testes para comparar a magnetosfera da Terra e entender melhor a física da reconexão. Além disso, cometas e alguns planetas como Vênus e Marte não possuem magnetosferas intrínsecas, mas suas camadas externas são ionizadas pelo vento solar. Isso torna a superfície quase perfeitamente condutora, de modo que o campo magnético do vento solar cobre o cometa ou planeta. A reconexão magnética pode acontecer na cauda magnética do cometa ou planeta, como foi visto em observações de satélite. Outro cenário surpreendente para a reconexão magnética é simplesmente em regiões intocadas do vento solar (Gosling et al.2005 ). Pode ocorrer entre setores díspares no vento solar, e as observações revelam que as assinaturas podem se estender por grandes distâncias (Gosling et al., 2007 ; Phan et al., 2006 ). Finalmente, a reconexão magnética pode ocorrer dentro do magnetobainha da Terra, a região do vento solar chocado entre o arco de choque e a magnetopausa da Terra.
A última década viu um novo impulso de estudos de reconexão magnética na borda do sistema solar onde faz fronteira com o meio interestelar, chamado de heliopausa e esboçado no painel (g). À medida que o vento solar e o campo magnético saem pelo espaço interplanetário, o campo magnético é ondulado, formando setores com campo magnético direcionado principalmente para o norte ou para o sul devido ao desalinhamento do eixo magnético do Sol e do eixo de rotação. Na heliopausa, esses setores são comprimidos, reunindo campos de direções opostas onde a reconexão magnética foi proposta para ocorrer. Pesquisas recentes sugerem que a heliopausa é “porosa” em vez da transição abrupta observada na magnetopausa da Terra.
Embora nosso foco seja a física solar e espacial, existem inúmeros exemplos de reconexão magnética em outras configurações. Em configurações astrofísicas, outras estrelas têm erupções semelhantes ao Sol. Embora por muito tempo se pensasse que as erupções estelares e as erupções solares não eram relacionadas pela física comum, agora é amplamente aceito que elas são semelhantes. Existem outros eventos eruptivos que também estão associados à reconexão magnética. Acredita-se que os núcleos galácticos ativos, um dos quais é mostrado no painel (h), sejam causados pelo acréscimo de matéria em um buraco negro supermassivo no centro de algumas galáxias. Jatos relativísticos fluem ao longo dos eixos de rotação do buraco negro. Os jatos estão no estado de plasma e são guiados por campos magnéticos do buraco negro. Os jatos magnetizados podem torcer, levando à reconexão magnética liberando rajadas de energia magnética. Outro exemplo está relacionado aos pulsares, remanescentes de explosões de supernovas em rápida rotação, mostrados na parte esquerda do painel (i). Acredita-se que os eixos de rotação do pulsar e a direção do dipolo magnético estejam desalinhados, criando regiões setorizadas onduladas semelhantes à heliopausa. Quando isso leva a um choque, ele pode ser comprimido e reconectado. As imagens do meio e da direita no painel (i) mostram imagens antes e depois de uma explosão de raios-X em uma nebulosa de vento pulsar. ele pode ser compactado e reconectado. As imagens do meio e da direita no painel (i) mostram imagens antes e depois de uma explosão de raios-X em uma nebulosa de vento pulsar. ele pode ser compactado e reconectado. As imagens do meio e da direita no painel (i) mostram imagens antes e depois de uma explosão de raios-X em uma nebulosa de vento pulsar.
Existem outras configurações astrofísicas exóticas onde a reconexão magnética pode desempenhar um papel, mas há muito mais a ser aprendido. Por exemplo, explosões de raios gama liberam eruptivamente até 10 47J, mas provavelmente são causados por uma estrela passando por uma explosão de supernova. No entanto, existe uma classe de eventos de raios gama energéticos chamados repetidores gama suaves (SGRs). Um SGR em nossa galáxia essencialmente arrancou a magnetosfera da Terra por um curto período de tempo. O que há de especial nos SGRs é que a mesma fonte libera essa energia várias vezes, por isso não pode ser explicada por um evento como uma supernova que destrói a fonte. Um modelo possível para SGRs é uma erupção magnética em magnetares, uma classe de estrelas de nêutrons com campos magnéticos especialmente fortes. Um evento análogo a uma explosão solar em tais configurações poderia liberar a quantidade de energia observada. No entanto, existem outras explicações potenciais, por isso continua sendo uma área ativa de pesquisa. Outra área recente de excitação na astrofísica são as chamadas rajadas rápidas de rádio Lorimer et al. (2007 ). Essas explosões extragalácticas de ondas de rádio foram descobertas apenas recentemente. Embora apenas um punhado tenha sido observado, foi surpreendente quando se descobriu que eles poderiam ocorrer várias vezes a partir da mesma fonte. Isso levou a pesquisas sobre fenômenos físicos de plasma de magnetosferas extremas como a causa desses eventos, incluindo a possibilidade de eventos de reconexão magnética em magnetares. Isso também continua sendo uma área ativa de pesquisa. As revisões da reconexão astrofísica podem ser encontradas, por exemplo, em Zweibel e Yamada ( 2009 ), Uzdensky ( 2011 ) e Lazarian et al. ( 2015 ).
A reconexão magnética também ocorre como um processo secundário em outros fenômenos geofísicos e astrofísicos. Por exemplo, em um plasma magnetizado turbulento, o fluxo e o movimento do campo magnético são bastante complicados. Os campos magnéticos são distorcidos e os domínios magnéticos aparecem. Os limites desses domínios magnéticos podem sofrer reconexão magnética. Foi apenas nos últimos 15 anos que se percebeu que o término da cascata turbulenta em um plasma magnetizado geralmente é mediado pela reconexão magnética (Servidio et al., 2009 , 2011); tem havido uma enxurrada de trabalhos recentes para entender como isso afeta a turbulência. Outro exemplo é a geração de campos magnéticos, também chamados de dínamo. A principal imagem qualitativa do dínamo é que um campo magnético é esticado, torcido e dobrado, o que aumenta a força do campo magnético. O processo que permite que o aumento da energia magnética permaneça é a reconexão magnética do campo magnético torcido. Outro exemplo está em choques em plasmas magnetizados. A reconexão magnética pode acontecer como um processo secundário a jusante do arco de choque sem colisão entre a Terra e o Sol. Assim, a compreensão da reconexão magnética também é impactante para outros processos fundamentais da física de plasma que ocorrem na heliofísica e em outras configurações.
Finalmente, existem processos análogos à reconexão magnética que ocorrem em ambientes muito distantes da física de plasma, o que mostra a incrível unidade que une áreas díspares da ciência. Quando um fluido neutro gira, formando um vórtice, diz-se que ele tem “vorticidade”. Acontece que as propriedades de vorticidade em um fluido neutro (Thomson, 1869 ) são análogas a um campo magnético em um plasma. Assim, as linhas de vórtice podem passar por um processo como a reconexão magnética. Isso pode ser visto vividamente a olho nu, como em um vídeo recente mostrando os rastros de uma aeronave em alta velocidade ( https://www.youtube.com/watch?v=uV06pi_OPZM). Da mesma forma, em fluidos quânticos que são estudados no campo da física da matéria condensada, como o hélio-3 para o qual os efeitos da mecânica quântica impactam a evolução do fluido, a reconexão do vórtice pode ocorrer (Feynman, 1955 ). Isso também pode ser visto a olho nu, como demonstrado por experimentos de laboratório (Bewley et al., 2006 ; Paoletti et al., 2010 ). Foi previsto recentemente que a reconexão de vórtices também pode acontecer no campo da óptica quântica, onde estruturas não lineares em lasers chamadas solitons têm vorticidade (Fedorov et al., 2019 ). O exemplo mais exótico de um processo análogo à reconexão magnética está na teoria das cordas (por exemplo, Copeland et al., 2004), onde as partículas fundamentais são representadas como cordas. Essas cordas podem interagir umas com as outras através de um processo do tipo reconexão magnética. Existem, sem dúvida, muitas configurações em que ocorre um processo análogo à reconexão magnética do qual ainda não temos conhecimento! Assim, a pesquisa fundamental sobre a reconexão magnética na física espacial pode ser frutífera em várias áreas da ciência.
Existem inúmeras razões pelas quais a pesquisa sobre reconexão magnética traz benefícios sociais. A principal razão é por causa das implicações do clima espacial (Cassak, 2016 ); vários fenômenos físicos que causam riscos espaciais à nossa infraestrutura tecnológica são discutidos no texto da caixa. O clima espacial impacta uma variedade impressionante de aspectos da vida pública e das políticas públicas (por exemplo, Cassak, Emslie, et al., 2017). O dano potencial aos satélites afeta o comércio (comunicação espacial), transporte (companhias aéreas perdendo comunicação durante rotas polares), militares e segurança interna (comunicação), agricultura (comunicação), meio ambiente/obras públicas e infraestrutura (rede elétrica), energia (erosão de oleodutos) e viagens espaciais tripuladas (perigo de radiação para missões à Lua e/ou Marte). A fim de quantificar fenômenos essenciais relacionados ao clima espacial, como formação e erupção de CME, ou a aceleração de partículas dentro da magnetosfera, é essencial que a reconexão magnética seja adequadamente avaliada e compreendida. A inclusão da física de reconexão magnética, parametricamente ou não, em modelos dinâmicos de grande escala levará a melhores previsões do clima espacial.
Para além das aplicações espaciais, a reconexão magnética tem impactos no setor energético, através do seu impacto na energia de fusão (Figura 2 j). Historicamente, postulou-se que os campos magnéticos poderiam ser usados para confinar um plasma para permitir que os núcleos do plasma sofressem fusão. Dispositivos toroidais chamados tokamaks foram desenvolvidos para conseguir isso, mas não conseguiram confinar o plasma para produzir energia devido a eventos disruptivos. Isso foi descoberto paralelamente ao desenvolvimento da teoria da reconexão magnética em erupções solares, e rapidamente percebeu-se que a reconexão magnética também poderia estar acontecendo em tokamaks (Furth et al., 1963). Mais tarde, foi estabelecido que o campo magnético torcido que confinava o plasma estava, de fato, se reconectando. Os dispositivos de fusão modernos são projetados para evitar essas “grandes” interrupções. No entanto, as chamadas interrupções “menores”, também conhecidas como falhas de dente de serra, também são eventos de reconexão magnética que limitam a temperatura do plasma e estragam o confinamento (Edwards et al., 1986 ; Kadomtsev, 1975 ; von Goeler et al., 1974 ; Yamada et al., 1994 ), portanto, produzir fusão controlada para fins de produção de energia também requer uma compreensão da reconexão magnética.
Outra área de fronteira de pesquisa envolvendo reconexão magnética com impactos sociais são os propulsores de plasma, usados para impulsionar foguetes. Na última década, aumentou o interesse em aproveitar a conversão de energia magnética em jatos direcionados que ocorre durante a reconexão magnética para uso em propulsores (por exemplo, Bathgate et al., 2018 ). Portanto, a pesquisa básica sobre a reconexão magnética tem implicações sociais de longo alcance.
Dado que a reconexão magnética acontece em tantos lugares, pode-se pensar que seria fácil de estudar. Isso, infelizmente, não poderia estar mais longe da verdade. O principal desafio de estudar a reconexão magnética, que o torna um grande desafio, sempre foi o fato de ser um processo multiescalar. Isso significa que entender a reconexão magnética e seus efeitos requer conhecimento da física em escalas espaciais e temporais pequenas e grandes simultaneamente. A física que permite a reconexão magnética ocorre em giroescalas de elétrons e pode ter um impacto sobre os fenômenos no tamanho do sistema. Para colocar isso em perspectiva, o raio de giro do elétron na coroa solar é de aproximadamente alguns centímetros, enquanto as cordas de fluxo magnético que participam das erupções solares podem ter até 10 9cm. Em locais de reconexão magnética na magnetosfera da Terra, o raio de giro do elétron é de 1 a 10 km, enquanto o impacto da reconexão magnética é sentido em escalas de toda a magnetosfera, que se estende por 1,5 × 10 6 km. Assim, há uma diferença de 6 a 9 ordens de magnitude entre as escalas pequena e grande que são importantes para entender a reconexão magnética na física espacial. Os números são igualmente surpreendentes em sistemas planetários e astrofísicos onde ocorre a reconexão magnética. Essa disparidade de escalas leva a desafios em todas as abordagens que têm sido usadas para estudar a reconexão magnética.
A escala eletrônica é relativamente pequena em todas as configurações ocorre a reconexão magnética. Até o MMS, não havia missões de satélite que pudessem resolver a física em escala eletrônica. Assumindo que uma velocidade típica de uma estrutura passando por uma espaçonave na magnetopausa diurna da Terra seja de 100 km/s, e uma típica giroescala de elétrons seja de 10 km, isso implica a necessidade de registrar medições de plasma em uma cadência de 100 ms. Novas tecnologias foram inventadas para obter medições de distribuição de elétrons com uma cadência de 30 ms ou melhor em MMS, o que permitiu revolucionar nossa compreensão da física em escala eletrônica na reconexão magnética.
Em experimentos de laboratório, a situação é igualmente assustadora. Em pequena escala, a giroescala de elétrons no experimento de reconexão magnética é tipicamente de aproximadamente 0,5 mm (por exemplo, Yamada et al., 2010). Isso significa que qualquer diagnóstico para medir os efeitos da escala eletrônica precisa resolver essas escalas. Este é um desafio extremo para o diagnóstico laboratorial. Enquanto isso, capturar totalmente as grandes escalas de reconexão magnética, incluindo o acoplamento a íons, requer um tamanho de sistema de dezenas de giroradii de íons, que é de aproximadamente 1 m. Assim, seria necessário um dispositivo na escala de dezenas a centenas de metros, ao mesmo tempo resolvendo escalas eletrônicas – e controlando o sistema experimental bem o suficiente para saber onde ocorre a minúscula camada de reconexão magnética para medir a física em pequena escala. Os custos e a logística de construção de tal experimento com diagnóstico são grandes, portanto, esse tipo de dispositivo provavelmente permanecerá fora de alcance no futuro previsível. Abordagens alternativas são necessárias para abordar essas importantes questões científicas no laboratório.
Além disso, as medições que historicamente foram feitas em experimentos de laboratório de reconexão magnética são as quantidades de fluido - densidades, velocidades de fluxo em massa, temperaturas e campos elétricos e magnéticos. No entanto, com o advento do Cluster, Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms (THEMIS) e missões de satélites MMS fazendo medições de funções de distribuição de plasma, o suporte experimental de missões de satélites espaciais deve evoluir para também medir funções de distribuição. Esta não é uma tarefa fácil pelas mesmas razões que é desafiadora no espaço. Além disso, muitas técnicas para medir funções de distribuição no laboratório são perturbativas (por exemplo, Gosselin et al., 2016), reduzindo assim a sua viabilidade. Técnicas não perturbativas usando lasers foram desenvolvidas e usadas para experimentos em experimentos de física de plasma de alta densidade de energia, mas até agora não foram implantados para experimentos de reconexão magnética relevantes para o espaço.
A propriedade multiescala da reconexão magnética apresenta o mesmo tipo de desafios para estudá-la com simulações numéricas. Como a reconexão magnética no espaço é tipicamente sem colisão, uma descrição cinética do plasma é necessária para capturar adequadamente a física em pequena escala. Estimamos quanto tempo levaria uma simulação em grande escala totalmente cinética usando parâmetros realistas do sistema. Uma simulação explícita de partícula na célula normalmente resolve camadas de elétrons com algumas células. Assim, para fazer uma simulação magnetosférica global em 1,5 × 10 6 km com uma escala eletrônica de 1 km, seriam necessários ~ 5 milhões de células em cada direção, para um tamanho total de simulação de 10 20 células e aproximadamente ~ 10 22(macro)partículas na simulação. Para realizar um único cálculo para cada partícula nos supercomputadores mais rápidos do mundo em ~ 150 PFLOPS (150 × 10 15 operações de ponto flutuante por segundo) levaria 18 horas, portanto, realizar uma simulação para as centenas de milhares de etapas de tempo necessárias levar centenas de anos. Além disso, um único conjunto de dados produziria bilhões de terabytes de dados, que seriam impossíveis de gravar ou armazenar. Assim, simulações globais realistas de força bruta da física espacial que capturam a física em escalas grandes e pequenas são completamente impossíveis no futuro previsível.
A importância da física em pequena escala apresenta mais desafios para o estudo da reconexão magnética. O MMS está ensinando à comunidade quanta informação útil está contida nas funções de distribuição que não estava sendo totalmente explorada em trabalhos teóricos e numéricos antes de seu lançamento. Embora tenha havido pesquisas importantes no nível de partícula única e função de distribuição antes do MMS, os dados do MMS desencadearam uma vasta expansão desse tipo de pesquisa. As medições de alta resolução e alta cadência por MMS estão, portanto, desafiando os pesquisadores teóricos e computacionais a desenvolver novas abordagens teóricas para entender a reconexão magnética na escala cinética.
Outro desafio para entender o processo de reconexão magnética é que algumas de suas propriedades podem ser diferentes em diferentes ambientes externos. Em outras palavras, o que se aprendeu sobre a reconexão magnética bidimensional simétrica, antiparalela e simples, conforme esboçado na Figura 1 , pode ou não se aplicar a sistemas nos quais essas suposições são relaxadas. Muito se aprendeu sobre a reconexão magnética que é assimétrica, tem um campo magnético fora do plano (guia) ou tem um fluxo a montante (Doss et al., 2015 ; Wilder et al., 2014 ). Em particular, a reconexão magnética assimétrica ocorre na magnetopausa diurna e tem atraído considerável atenção recente em observações de naves espaciais (por exemplo, Mozer & Cully, 2008; Paschmann et al., 2013 ; Phan et al., 2006 ; Walsh et al., 2014 ), bem como na teoria e modelagem (por exemplo, Cassak & Shay, 2007 ; Mozer & Pritchett, 2011 ; Roytershteyn et al., 2012 ). Recentemente, a missão MMS forneceu medições em escala eletrônica de alta resolução sem precedentes de reconexão magnética assimétrica (por exemplo, Burch et al., 2016 ; Burch & Phan, 2016 ; LJ Chen et al., 2017 ; Ergun et al., 2016 ; Webster e outros, 2018 ). Consequentemente, a reconexão magnética assimétrica viu várias novas frentes em observações e modelagem (por exemplo, Bessho et al.,2016 ; Hesse et al., 2014 ; Øieroset et al.,2016 ), incluindo descobertas da região de difusão de elétrons na magnetopausa em ambas as geometrias planares (Burch et al., 2016 ), bem como em configurações com campos magnéticos fora do plano (guia) (Burch & Phan , 2016). Juntar esses efeitos mais complicados é um desafio. Além disso, a tridimensionalidade introduz muita complexidade adicional e, apesar do progresso considerável, muitas questões permanecem em relação à natureza tridimensional da reconexão magnética. Responder a essas continua sendo um dos maiores desafios da pesquisa de reconexão.
O contexto histórico para o desenvolvimento de nossa compreensão da reconexão magnética começou com as erupções solares. Era sabido desde o início de 1900 que a única fonte de energia grande o suficiente para produzir a energia vista em uma grande erupção solar é o campo magnético. Na época, o único mecanismo conhecido para dissipar a energia magnética era através da resistividade elétrica, causada por colisões entre elétrons e íons carregados positivamente. Isso faz com que os campos magnéticos se difundam, convertendo sua energia em calor do plasma circundante. No entanto, o tempo que levaria para difundir a energia magnética em uma erupção solar seria de milhões de anos, muito mais do que as dezenas de minutos que as grandes erupções levam. Era necessário um novo mecanismo para liberar energia magnética mais rapidamente do que a difusão - esse mecanismo é a reconexão magnética.
A maneira padrão de entender a reconexão magnética é contrastá-la com um sistema onde ela é impossível, descrita pela magnetohidrodinâmica ideal (MHD). Este é um modelo de plasma como um único fluido para o qual não há dissipação (como viscosidade ou resistividade elétrica). Neste modelo, pode-se mostrar que as linhas do campo magnético estão efetivamente ligadas ao plasma; diz-se que o plasma está “congelado” no campo. Em tal sistema, uma linha de campo magnético não pode “quebrar” porque não seria mais congelada no plasma. É neste contexto que podemos entender a reconexão magnética como uma quebra dos pressupostos do MHD ideal. Assim, quando as características físicas deixadas de fora do modelo MHD ideal são reinseridas, descobre-se que a condição congelada não se mantém nas pequenas escalas em que esses efeitos físicos se tornam importantes. Isso implica que as linhas do campo magnético podem efetivamente quebrar. Este fato, descoberto por Dungey (1953 ), forma a base da teoria da reconexão magnética.
A primeira teoria autoconsistente de reconexão magnética foi desenvolvida por Parker ( 1957 ) com base em uma imagem física proposta por Sweet em 1956, mas não publicada até 1958 (Sweet, 1958). A ideia é que linhas de campo magnético relativamente retas e opostas se juntam. Naquela época, a suposição era de que os campos magnéticos deveriam ser unidos para se reconectar, mas agora sabemos que a reconexão magnética pode acontecer espontaneamente. As linhas do campo magnético chegam a uma pequena região, a região de difusão, onde a física de pequena escala permite que elas sejam efetivamente quebradas e cruzadas. No modelo de Parker, a física em pequena escala é a resistividade elétrica provocada por colisões entre elétrons e íons carregados positivamente na região da camada limite entre os campos magnéticos de direção oposta. Parker mostrou que o influxo de plasma e campo magnético pode ser exatamente equilibrado pela difusão do campo magnético causado pela resistividade elétrica, assim, um estado estacionário de reconexão magnética que prossegue continuamente pode ser alcançado. Para entender a conversão de energia durante o processo estável, uma simples contabilidade da energia magnética que entra e da energia cinética e térmica que sai revela que aproximadamente metade da energia magnética é convertida em energia cinética do plasma e metade vai para a energia térmica em o modelo Sweet-Parker (por exemplo, Birn et al.,2010 ; Priest & Forbes, 2000 ). Além disso, a velocidade na qual o plasma deve entrar para estar em estado estacionário resulta da equação da taxa de injeção de fluxo magnético na região de difusão com a taxa de difusão magnética dentro dela; descobriu-se que essa velocidade é muito mais rápida do que a taxa de difusão magnética (Parker, 1957 ), mas muito mais lenta do que as velocidades inferidas (Parker, 1963 ).
A pesquisa moderna sobre a reconexão magnética em configurações solares e espaciais revelou que é improvável que a difusão magnética via resistividade elétrica clássica esteja desempenhando um papel importante. Em vez disso, os plasmas onde ocorre a reconexão magnética são quase sem colisão, de modo que as clássicas colisões elétron-íon são muito raras. Em resumo, a análise de Parker da reconexão magnética era válida dentro das suposições feitas (para sistemas suficientemente pequenos - o modelo falha para sistemas maiores), mas não é provável que o modelo se aplique à maior parte da física espacial. Ir além da teoria de Parker para entender como a reconexão magnética funciona em sistemas fracamente colisionais permanece na vanguarda da pesquisa moderna de reconexão magnética.
As saídas do modelo Sweet-Parker que descrevem o processo de reconexão são a taxa de reconexão magnética, ou seja, o campo elétrico que permite que a topologia magnética mude na região de difusão e a partição de energia. Esta informação é importante para entender as aplicações onde ocorre a reconexão magnética. A taxa de reconexão magnética fornece informações diretas sobre a velocidade do processo e também quanto fluxo magnético é reconectado no tempo. Isso permite calcular quanta energia magnética é liberada em um determinado momento. Isso é muito importante para entender eventos eruptivos como erupções e subtempestades, onde a energia liberada e o tempo de liberação são claramente observáveis. Na magnetosfera diurna, a reconexão magnética estabelece o ciclo de convecção de Dungey (Dungey, 1961); quanto mais rápida for a reconexão magnética, mais rápida será a convecção. Assim, entender a taxa é importante para entender a convecção global e suas consequências. Determinar o mecanismo de dissipação tem sido historicamente visto como o caminho para entender qual é a taxa de reconexão magnética, mas tem havido sugestões recentes de que a taxa pode não ser determinada pela microfísica (por exemplo, Birn et al., 2001). No entanto, o mecanismo de dissipação também fornece informações sobre a aceleração e aquecimento de partículas na região de difusão de reconexão magnética. A partição de energia é extremamente valiosa para entender as observações porque essa quantidade é frequentemente observável e mensurável. Estudos da partição de energia foram realizados para reconexão magnética em erupções solares, vento solar, magnetopausa diurna e cauda magnética. Além disso, para configurações como explosões solares e algumas configurações astrofísicas, saber como a energia é distribuída entre os vários canais de energia permite prever quanta radiação eletromagnética seria produzida em várias energias, o que é outro importante observável em configurações que ocorrem naturalmente. Desta forma,
Um grande avanço nos últimos 30 anos é a apreciação de que a reconexão magnética na maioria dos ambientes espaciais é sem colisão, embora existam algumas situações em que ocorre a reconexão magnética colisional, ou seja, a reconexão magnética na qual as colisões desempenham um papel importante na dissipação. Exemplos são alguns experimentos de laboratório, a cromosfera solar e discos de acreção em torno de objetos astrofísicos compactos (Ji & Daughton, 2011). No entanto, as colisões clássicas de partículas são extremamente raras na magnetosfera da Terra. Portanto, a reconexão magnética magnetosférica é sem colisão, ou seja, baseada em interações mais complexas entre partículas carregadas e campos eletromagnéticos. Existem assinaturas relativamente facilmente observáveis do processo de reconexão magnética que diferem entre a reconexão magnética colisional e sem colisão. O mais amplamente discutido é o campo magnético fora do plano; na reconexão magnética antiparalela colisional, não há campo magnético normal ao plano de reconexão magnética, mas na reconexão magnética antiparalela sem colisão, um campo magnético fora do plano com estrutura quadrupolar é autogerado perto do local da reconexão magnética dentro de uma distância de um ion gyroradius de onde o campo magnético reverte (Sonnerup,1979 ). Este mecanismo de geração é baseado em diferenças no comportamento de elétrons e íons em escalas abaixo do raio de giro do íon (ou seja, pelo efeito Hall) (Mandt et al., 1994 ) e estabelece uma estrutura de duas escalas para a região de difusão, muitas vezes chamada de interior ou região de difusão de elétrons e a região externa ou de difusão de íons. As previsões teóricas e numéricas desse fenômeno acabariam sendo observadas usando observações de satélite in situ, e experimentos de laboratório sem colisão apresentam estruturas semelhantes, confirmando que a reconexão magnética magnetosférica é sem colisão. Curiosamente, no vento solar, o campo magnético Hall fora do plano é observado até mesmo em grandes escalas nos escapamentos distantes do local de reconexão magnética (Mistry et al., 2016), por isso não está apenas localizado na região próxima à região de difusão.
Observações in situ não são possíveis na coroa solar baixa, então o campo magnético quadrupolo de Hall não pode ser resolvido por observações remotas. No entanto, ainda é esperado que o processo de reconexão magnética seja essencialmente sem colisão. As taxas de reconexão magnética inferidas estão associadas a campos elétricos que são ordens de magnitude mais fortes do que o chamado campo elétrico de Dreicer, acima do qual as colisões clássicas se tornam relativamente sem importância. É possível que a reconexão magnética coronal experimente colisões efetivas devido a flutuações turbulentas, o que é uma questão de pesquisa em andamento, mas é claro que colisões clássicas como no modelo Sweet-Parker não podem desempenhar um papel na reconexão magnética coronal além de um transiente inicial Estágio.
Muito se aprendeu sobre a física da reconexão magnética sem colisão, auxiliada por observações in situ e remotas por satélite, simulações numéricas usando computação de alto desempenho, técnicas teóricas e analíticas e experimentos de laboratório. Alguns resultados significativos das últimas décadas são discutidos aqui.
Uma vez que se percebeu que as colisões eram muito raras para explicar as aplicações espaciais da reconexão magnética, a primeira questão tornou-se se poderia ocorrer a uma taxa tão rápida quanto inferida pelas observações. Tanto em ambientes solares quanto magnetosféricos, foi inferido a partir de observações que a taxa de reconexão magnética normalizada, efetivamente a razão entre a velocidade do fluxo de massa do plasma influxo e a velocidade de Alfvén, era próxima de 0,1 (Parker, 1973 ), ou seja, a o plasma de entrada transporta um fluxo magnético a um décimo da velocidade de Alfvén com base na força do campo magnético de reconexão e na densidade do plasma ambiente.
Desde a estimativa de Parker da taxa de reconexão magnética da escala de tempo de erupções e subtempestades, numerosas observações inferiram uma faixa de valores em torno de 0,1, como através da velocidade de fitas em erupções solares ou medições locais das propriedades do plasma perto de um local de reconexão magnética na magnetosfera. As simulações numéricas também se mostraram úteis; foi mostrado que, mesmo em simulações bidimensionais simples de reconexão magnética, a taxa normalizada de reconexão magnética sem colisão é de aproximadamente 0,1, e esse valor é principalmente independente dos parâmetros do sistema. Sabe-se agora que a taxa de reconexão magnética pode ter uma dependência da temperatura e uma dependência da presença ou falta de um campo magnético fora do plano.
A razão física pela qual a taxa de reconexão magnética sem colisão parece estar tipicamente perto de 0,1 - muito mais rápido do que no modelo Sweet-Parker - passou por muito escrutínio (Cassak, Liu, & Shay, 2017); muito foi aprendido, mas permanece uma questão em aberto. Duas ideias foram amplamente seguidas, às quais nos referimos como “de dentro para fora” e “de fora para dentro”. No primeiro caso, a física local no local de reconexão magnética ou próximo a ele controla a taxa. Exemplos disso incluem a física de ondas dispersivas configurada por campos magnéticos recém-reconectados, efeitos tensores de pressão de elétrons e instabilidades e/ou turbulência perto do local de reconexão magnética. A ideia “de fora para dentro” é que a física em grande escala limita a rapidez com que o processo de reconexão magnética pode prosseguir, o que ocorre porque dobrar uma linha de campo magnético a montante para alcançar o local de reconexão magnética custa energia, o que diminui a energia disponível para liberação ( Liu et al., 2017 ).
A partição de energia da reconexão magnética sem colisão tem sido um foco de pesquisa apenas na última década. A questão é a seguinte: que fração da energia de entrada (magnética) é convertida em várias formas no plasma de saída, incluindo energia de fluxo em massa, energia térmica e energia não térmica de partículas. Foi demonstrado com dados de satélite na magnetopausa diurna que os elétrons ganham cerca de 2,5% da energia magnética convertida durante a reconexão magnética (Phan et al., 2013 ) e os íons ganham cerca de 20% da energia magnética disponível (Phan et al., 2014 ). Simulações numéricas são consistentes com as observações de ganho de energia de elétrons (Shay et al., 2014). Com base em uma imagem simples de íons sendo acelerados pelo mecanismo de Fermi, previu-se anteriormente que os íons ganhariam cerca de 50% da energia magnética liberada (Drake et al., 2009 ), que é maior do que a quantidade observada. Foi então demonstrado teoricamente que os elétrons que saem do escapamento saem mais rápido que os íons, o que cria um campo elétrico paralelo (Egedal et al., 2013 ) que confina os elétrons e aumenta sua temperatura às custas dos íons (Haggerty e outros, 2015 ). Experimentalmente, descobriu-se que a fração de energia magnética que vai para o aquecimento de elétrons e íons durante a reconexão magnética foi amplamente consistente com observações de satélite (Yamada et al., 2014 ).
O mecanismo de dissipação da reconexão magnética sem colisão - análogo às colisões elétron-íon no modelo Sweet-Parker - foi o primeiro foco principal da missão MMS e gerou muita atividade de pesquisa. Para que ocorra a reconexão magnética, deve haver um campo elétrico, seja em um limite topológico (Vasyliunas, 1975 ) ou, de forma mais geral, em uma região localizada paralela ao campo magnético (Schindler et al., 1988 ). Este requisito é uma simples consequência das equações de Maxwell e da necessidade de transportar o fluxo magnético das regiões de entrada para as de saída.
Para configurações de reconexão magnética simples, antiparalelas, simétricas, as possíveis causas do campo elétrico são reduzidas. O termo de convecção desaparece no local de reconexão magnética porque o campo magnético desaparece ( B = 0). O mesmo pode ser concluído para o termo de inércia do elétron, uma vez que a velocidade no plano desaparece no local de reconexão magnética e o termo derivado do tempo é significativo apenas na presença de flutuações muito rápidas nas escalas de tempo do período de plasma do elétron (Vasyliunas, 1975). Na ausência de colisões, a única opção restante é a divergência do tensor de pressão do elétron. Este tensor precisa ser não girotrópico para fornecer o campo elétrico. Assim, foi proposto que este tensor de pressão deveria ser o principal contribuinte para o campo elétrico de reconexão magnética, pelo menos em situações simétricas (Dungey, 1988 ; Hesse et al., 1999 ; Lyons & Pridmore-Brown, 1990 ; Vasyliunas, 1975 ) .
Uma possibilidade alternativa é que o campo elétrico seja causado por flutuações na região de difusão. As flutuações podem ser geradas por instabilidades cinéticas, como modos de Buneman ou efeitos de deriva híbrida inferiores e podem efetivamente espalhar elétrons perto do local de reconexão magnética, levando a uma resistência efetiva. Os efeitos de tais flutuações são capturados pela média temporal ou espacial da lei de Ohm generalizada. Surgem três termos que podem produzir um campo elétrico a partir das flutuações, geralmente referidos como arrasto anômalo, transporte de momento anômalo e viscosidade anômala (por exemplo, Price et al., 2016 ).
Os modelos bidimensionais demonstram, sem exceção, que os efeitos do tensor de pressão de elétrons não girotrópicos dominam no local onde ocorre a reconexão para configurações simétricas. Modelos tridimensionais de reconexão magnética sem colisão, no entanto, podem mostrar contribuições significativas dos termos anômalos e a presença de flutuações substanciais no local da reconexão (por exemplo, Muñoz & Büchner, 2016 ). No entanto, algumas análises locais continuam a mostrar a predominância de termos de pressão de elétrons não girotrópicos, e uma simulação recente e muito grande demonstrou a quase ausência de flutuações significativas no local de reconexão se os efeitos de limites periódicos puderem ser excluídos (Liu et al., 2018 ) . . Antes da missão do MMS, essas duas teorias competiam.…….
A nova ciência: a da PAZ !
